JP2007188732A - Target for x-ray generation and its manufacturing method - Google Patents

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JP2007188732A JP2006005452A JP2006005452A JP2007188732A JP 2007188732 A JP2007188732 A JP 2007188732A JP 2006005452 A JP2006005452 A JP 2006005452A JP 2006005452 A JP2006005452 A JP 2006005452A JP 2007188732 A JP2007188732 A JP 2007188732A
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Itsuo Sugimoto
巖生 杉本
Shigeki Okazaki
重樹 岡▲崎▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a target for X-ray generation that is capable of generating longer-lasting and high-output X-rays, by improving a heat dissipation property on a target face against which electrons are collided even when a rare earth metal having a small thermal conductivity is used. <P>SOLUTION: The target for X-ray generation is composed of a target body 2 in which lanthanum boride being a rare earth metal is used, and which is formed into a cylindrical shape with a prescribed outer diameter d<SB>1</SB>and a prescribed thickness t<SB>1</SB>, and a covering member 3 in which a material having a thermal conductivity larger than that of a material of the target body 2, that is, the lanthanum boride is used and which covers the entire face of the target body 2. At least a thickness at a surface part 3a into which electrons are made incident is set within a range of 1-3 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｘ線発生用ターゲットおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an X-ray generation target and a method for manufacturing the target.

Ｘ線発生装置においては、通常、フィラメント（陰極ともいう）とターゲット（対陰極または陽極ともいう）とが互いに対向するように配置されており、フィラメントに通電することで熱電子が放出され、そしてこの熱電子がターゲットに衝突することで、ターゲットの表面からＸ線を発生させるようにしたものである。その他、上記熱電子を放出する替わりに、電界電子を放出するＸ線発生装置もあるが、この場合も、熱電子放出と同様のターゲットでＸ線を発生させることができる。   In an X-ray generator, a filament (also referred to as a cathode) and a target (also referred to as an anti-cathode or an anode) are usually arranged to face each other, and thermal electrons are emitted by energizing the filament, and The thermoelectrons collide with the target to generate X-rays from the surface of the target. In addition, there is an X-ray generator that emits field electrons instead of emitting the thermoelectrons. In this case, X-rays can be generated with the same target as that for thermionic emission.

また、ターゲットから発生するＸ線は、材料固有の特性Ｘ線と、印加電圧で決定される連続Ｘ線とから成る。
一般的に用いられているターゲット材には、鋼、モリブデン、銀およびタングステンなどがある。これらの特性Ｘ線の波長（Ｋ殻α線）は、銅では８．９ｋｅＶ、モリブデンでは１７．４ｋｅＶ、銀では２２．１ｋｅＶ、およびタングステンでは５８．９ｋｅＶである。 The X-rays generated from the target are composed of characteristic X-rays specific to the material and continuous X-rays determined by the applied voltage.
Commonly used target materials include steel, molybdenum, silver and tungsten. The wavelengths of these characteristic X-rays (K-shell α-rays) are 8.9 keV for copper, 17.4 keV for molybdenum, 22.1 keV for silver, and 58.9 keV for tungsten.

しかし、医療分野や重金属の材料分析では、３０〜４０ｋｅＶのエネルギー領域の特性Ｘ線が必要とされ、この範囲のエネルギーに相当する材料としては、希土類金属が相当するが、希土類金属をターゲット材に使用したＸ線検査装置は、未だ一般的でないのが現状である。   However, in the medical field and heavy metal material analysis, characteristic X-rays in the energy range of 30 to 40 keV are required, and as a material corresponding to this range of energy, rare earth metal is equivalent, but rare earth metal is used as a target material. The X-ray inspection apparatus used is not yet common.

ところで、ターゲットの表面には熱電子が高速で衝突するため、Ｘ線の出力に比例してターゲット自身が高温になり、したがってターゲットを熱伝導率が大きい材料から成る治具に接触させるとともに、この治具に冷却手段を設けることで、ターゲットの放熱を行っている。   By the way, since the thermoelectrons collide with the surface of the target at high speed, the target itself becomes high temperature in proportion to the output of the X-ray, so that the target is brought into contact with a jig made of a material having a high thermal conductivity. The target is radiated by providing a cooling means on the jig.

特に、ターゲットが熱伝導率が小さい希土類金属で構成されている場合、ターゲット自体の放熱性が悪く、高出力のＸ線を発生させることが困難であった。
このため、ターゲットを希土類金属で構成する場合、熱伝導率が大きい材料から成る治具に拡散接合などを用いて強固に接合して、放熱し易いように考慮されていた（例えば、特許文献１参照）。 In particular, when the target is made of a rare earth metal having a low thermal conductivity, the heat dissipation of the target itself is poor and it is difficult to generate high-power X-rays.
For this reason, when the target is made of a rare earth metal, it has been considered that it is easy to dissipate heat by firmly joining it to a jig made of a material having high thermal conductivity using diffusion bonding or the like (for example, Patent Document 1). reference).

しかし、ターゲットおよび治具の双方の熱伝導率が互いに異なるため、熱膨張差によりターゲットにクラックや剥離が発生してしまうという問題があった。
これを解決する方法として、希土類金属の粉体と熱伝導率が大きい材料の粉体とを加圧成形することで、ターゲットにクラックや剥離が発生するのを防止する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２０２９１０ 特開２００４−１６４８８０ However, since the thermal conductivities of both the target and the jig are different from each other, there is a problem that cracks and peeling occur on the target due to a difference in thermal expansion.
As a method for solving this, there is known a method for preventing cracks and peeling from occurring on the target by press-molding a rare earth metal powder and a powder of a material having a high thermal conductivity ( For example, see Patent Document 2).
JP 2001-202910 A JP2004-164880

しかし、上述した方法では、ある程度のターゲットの放熱効果は期待できるが、熱電子が衝突するターゲット面での高温化が顕著であり、この部分での放熱対策としては不十分であった。   However, in the above-described method, a certain amount of heat radiation effect of the target can be expected, but the temperature rise on the target surface where the thermal electrons collide is remarkable, and it is insufficient as a heat radiation countermeasure in this portion.

このため、熱伝導率が小さい希土類金属のターゲットでは、短寿命で低出力領域のＸ線にしか利用できないという問題があった。
そこで、本発明は、電子が衝突するターゲット面における放熱性を向上させることで、熱伝導率が小さい希土類金属を用いた場合であっても、長寿命で高出力のＸ線を発生し得るＸ線発生用ターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。 For this reason, the rare earth metal target having a low thermal conductivity has a problem that it can be used only for X-rays having a short life and a low output region.
Therefore, the present invention improves the heat dissipation at the target surface where the electrons collide, so that even when a rare earth metal having a low thermal conductivity is used, X-rays that can generate long-lived and high-output X-rays can be obtained. An object of the present invention is to provide a line generation target and a method of manufacturing the same.

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るＸ線発生用ターゲットは、電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットであって、
希土類金属により形成されたターゲット本体の周囲を、当該ターゲット本体よりも熱伝導率が大きい材料で被覆したものである。 In order to solve the above problems, an X-ray generation target according to claim 1 of the present invention is an X-ray generation target that generates X-rays by irradiating electrons,
The target body formed of rare earth metal is covered with a material having a higher thermal conductivity than the target body.

また、請求項２に係るＸ線発生用ターゲットは、請求項１に記載のターゲットにおけるターゲット本体を円柱状に形成するとともに、当該ターゲット本体の外径ｄ１を、電子が照射される照射部の直径をｄ０および厚さをｔ１とした場合、下記（１）式で表わされる範囲となるようにしたものである。 Further, X-ray generation target according to claim 2, to form a target body in a cylindrical shape in the target according to claim 1, of the target body the outer diameter d 1, the irradiation portion from which electrons are irradiated When the diameter is d 0 and the thickness is t 1 , the range is expressed by the following formula (1).

ｄ０≦ｄ１≦ｄ０＋２ｔ１・・・（１）
また、請求項３に係るＸ線発生用ターゲットは、請求項２に記載のターゲットにおける照射部の直径が５０〜５００μｍの範囲内に且つターゲット本体の厚さが２０〜５００μｍの範囲内となるようにしたものである。 d 0 ≦ d 1 ≦ d 0 + 2t 1 (1)
Further, in the X-ray generation target according to claim 3, the diameter of the irradiation part in the target according to claim 2 is in the range of 50 to 500 μm and the thickness of the target body is in the range of 20 to 500 μm. It is a thing.

また、請求項４に係るＸ線発生用ターゲットは、電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットであって、
希土類金属により形成された所定厚さのターゲット部材を複数且つ所定間隔を有して重ねて配置するとともに、これら重ねて配置された複数のターゲット部材の周囲およびこれら各ターゲット部材同士の隙間に当該ターゲット部材よりも熱伝導率が大きい材料を配置し被覆したものである。 An X-ray generation target according to claim 4 is an X-ray generation target that generates X-rays by irradiating electrons,
A plurality of target members each having a predetermined thickness formed of rare earth metal are stacked with a predetermined interval, and the target is disposed around the plurality of target members stacked and in a gap between the target members. A material having a higher thermal conductivity than the member is disposed and covered.

また、請求項５に係るＸ線発生用ターゲットは、請求項１乃至４のいずれかに記載のターゲットにおいて、希土類金属としてホウ化物を用いたものである。
また、請求項６に係るＸ線発生用ターゲットは、請求項１乃至５のいずれかに記載のターゲットにおけるターゲット本体またはターゲット部材の周囲に形成される被覆部材の内、少なくとも、電子が照射される側の表面部の厚さを、１〜３μｍの範囲としたものである。 An X-ray generation target according to a fifth aspect is the target according to any one of the first to fourth aspects, wherein a boride is used as the rare earth metal.
Moreover, the target for X-ray generation concerning Claim 6 is irradiated with an electron at least among the coating | coated members formed in the circumference | surroundings of the target main body or target member in the target in any one of Claims 1 thru | or 5. The thickness of the surface portion on the side is in the range of 1 to 3 μm.

さらに、請求項７に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法は、電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットの製造方法であって、
希土類金属により形成されたターゲット本体を、当該ターゲット本体より熱伝導率が大きい材料で形成された被覆部材に形成された穴部内に挿入しろう付けにて接合した後、少なくとも上記ターゲット本体の表面に、上記被覆部材と同じ材料または当該被覆材料よりも熱伝導率が大きい材料の被覆部を形成する方法である。 Furthermore, the X-ray generation target manufacturing method according to claim 7 is an X-ray generation target manufacturing method for generating X-rays by irradiating electrons,
A target body made of a rare earth metal is inserted into a hole formed in a covering member made of a material having a higher thermal conductivity than the target body and joined by brazing, and then at least on the surface of the target body. This is a method of forming a covering portion of the same material as the covering member or a material having a higher thermal conductivity than the covering material.

上記Ｘ線発生用ターゲットおよびその製造方法によると、ターゲット本体の周囲を、当該ターゲット本体の材料よりも熱伝導率が大きい材料でもって被覆したので、ターゲット本体にて発生した熱を効率良く外側に伝えることができ、したがって照射部の径を小さくして対面積当たりのＸ線強度を高くすることができるので、Ｘ線による分析・撮像能力を向上させ得る。   According to the X-ray generation target and its manufacturing method, since the periphery of the target body is covered with a material having a higher thermal conductivity than the material of the target body, the heat generated in the target body is efficiently spread outside. Therefore, since the X-ray intensity per area can be increased by reducing the diameter of the irradiation part, the analysis / imaging ability by X-rays can be improved.

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係るＸ線発生用ターゲットおよびその製造方法を、図１〜図６に基づき説明する。 [Embodiment]
Hereinafter, an X-ray generation target and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、このＸ線発生用ターゲットの構成について説明する。
図１および図２に示すように、このＸ線発生用ターゲット（以下、単にターゲットともいう）１は、希土類金属例えばホウ化ランタン（ＬａＢ６）が用いられるとともに所定外径ｄ１で且つ所定厚さｔ１の円柱形状にされたターゲット本体２と、このターゲット本体２の材料すなわちホウ化ランタンよりも熱伝導率が大きい（伝熱性が高い）材料例えば銅（Ｃｕ）が用いられるとともにターゲット本体２の全面を被覆する被覆部材３とから構成されている。 First, the configuration of this X-ray generation target will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, this X-ray generation target (hereinafter also simply referred to as a target) 1 uses a rare earth metal such as lanthanum boride (LaB 6 ) and has a predetermined outer diameter d 1 and a predetermined thickness. A target body 2 having a cylindrical shape of t 1 and a material having higher thermal conductivity (higher heat conductivity) than the material of the target body 2, that is, lanthanum boride, such as copper (Cu), and the target body 2 are used. It is comprised from the coating | coated member 3 which coat | covers the whole surface.

そして、上記Ｘ線発生用ターゲット１の下面すなわち被覆部材３の下面には、ヒートパイプ１１と、上記被覆部材３と同じ材料すなわちホウ化ランタンよりも熱伝導率が大きい銅が用いられるとともに上記ヒートパイプ１１の外周に配置された被覆部材である筒状部材１２とからなる冷却体１３が配置されている。   The lower surface of the X-ray generation target 1, that is, the lower surface of the covering member 3 uses heat pipe 11 and copper having the same thermal conductivity as that of the covering member 3, that is, lanthanum boride, and the heat. A cooling body 13 including a cylindrical member 12 which is a covering member disposed on the outer periphery of the pipe 11 is disposed.

勿論、ヒートパイプ１１の吸熱部が被覆部材３の下面に、直接、接触するように配置されて、ターゲット１を冷却するようにしている。
次に、ターゲット１の形状寸法について説明しておく。 Of course, the heat absorption part of the heat pipe 11 is disposed so as to be in direct contact with the lower surface of the covering member 3 so as to cool the target 1.
Next, the shape and size of the target 1 will be described.

ターゲット本体２の外径［電子（熱電子）が照射される表面部分］ｄ１については、電子の照射部すなわち入熱部２ａの外径をｄ０および厚さｔ１とすると、下記（１）式を満足する範囲にされる。 Regarding the outer diameter of the target body 2 [surface portion irradiated with electrons (thermoelectrons)] d 1 , assuming that the outer diameter of the electron irradiation portion, that is, the heat input portion 2 a is d 0 and the thickness t 1 , the following (1 ) Within the range that satisfies the equation.

ｄ０≦ｄ１≦ｄ０＋２ｔ１・・・（１）
また、上記入熱部２ａの外径ｄ０は、一般的には、５０〜５００μｍの範囲にされるとともに、ターゲット本体２の厚さｔ１は、２０〜５００μｍの範囲、好ましくは、５０〜２００μｍの範囲にされている。なお、５０μｍ未満にすると、陰極の電圧を上げた場合、条件によっては、電子がターゲット本体を通過（透過）する可能性があり、一方、２００μｍを超えると、蓄熱性が高くなって放熱が十分に行われず、ターゲットが高温になるからである。 d 0 ≦ d 1 ≦ d 0 + 2t 1 (1)
The outer diameter d 0 of the heat input part 2a is generally in the range of 50 to 500 μm, and the thickness t 1 of the target body 2 is in the range of 20 to 500 μm, preferably 50 to 500 μm. The range is 200 μm. If the cathode voltage is increased below 50 μm, electrons may pass (transmit) through the target body depending on the conditions when the cathode voltage is increased. This is because the target becomes high temperature.

上記（１）式のような範囲としたのは、ターゲット本体２の外径ｄ１が入熱部２ａの外径ｄ０より小さいと、ターゲット本体２の周囲に電子が照射されて熱伝導率が大きい被覆部材３で発生するＸ線の強度が強くなり、特性Ｘ線波長におけるＸ線強度が低下するからである（電子線のエネルギーがＸ線に変換される効率が数％と低いうえに、ターゲット本体周囲の熱伝導率が大きい材料によるＸ線の割合が高いと、分離した後の特性Ｘ線の強度がさらに低くなってしまう）。 (1) below a range between the of the like, the outer diameter d 0 is smaller than the outer diameter d 1 is the heat input portion 2a of the target body 2, electrons are irradiated on the periphery of the target body 2 thermal conductivity This is because the intensity of X-rays generated by the covering member 3 having a large value increases and the X-ray intensity at the characteristic X-ray wavelength decreases (the efficiency of converting electron beam energy into X-rays is as low as several percent). If the ratio of X-rays due to a material having a high thermal conductivity around the target body is high, the intensity of the characteristic X-rays after separation will be further reduced).

一方、ｄ１＞（ｄ０＋２ｔ１）である場合には、ターゲット本体２の熱が熱伝導率が大きい材料へ効率良く伝わらないため、放熱性が低下してターゲット本体２が高温になってしまうからである。 On the other hand, when d 1 > (d 0 + 2t 1 ), the heat of the target body 2 is not efficiently transferred to the material having a high thermal conductivity, so that the heat dissipation is reduced and the target body 2 becomes high temperature. Because it ends up.

また、ターゲット本体２の厚さｔ１については、２０μｍ未満にすると、電子がターゲット本体を貫通して特性Ｘ線を取り出すことができなくなるからであり、一方、５００μｍを超えると、電子の到達深さ（侵入深さともいう）の限界を大幅に越えるため、その超えた部分についてはターゲットとしての役目を果たさず、単に、製造コストだけが増えるからである。 On the other hand, if the thickness t 1 of the target body 2 is less than 20 μm, electrons cannot penetrate the target body and take out characteristic X-rays. On the other hand, if the thickness t 1 exceeds 500 μm, the electron reach depth This is because the limit of the depth (also referred to as penetration depth) is greatly exceeded, and the excess portion does not serve as a target, and only the manufacturing cost increases.

なお、一般的な陰極印加電圧に対するターゲット本体２への電子の到達深さの範囲を考慮すると、ターゲット本体２の厚さｔ１は、５０〜２００μｍの範囲が好ましい。
また、被覆部材３の厚さについては、電子の照射面（Ｘ線の放射面でもある）における表面部（被覆部である）３ａの厚さｔ２は、１〜３μｍの範囲にされるとともに、底部３ｂの厚さｔ３については、１００〜３００μｍの範囲にされている。 In consideration of the range of the depth of electrons reaching the target body 2 with respect to a general cathode applied voltage, the thickness t 1 of the target body 2 is preferably in the range of 50 to 200 μm.
As for the thickness of the covering member 3, the thickness t 2 of the surface portion (covering portion) 3 a on the electron irradiation surface (also the X-ray emission surface) is in the range of 1 to 3 μm. The thickness t 3 of the bottom 3b is in the range of 100 to 300 μm.

さらに、被覆部材３のターゲット本体２の外側部３ｃの半径方向での厚みｒについても、１００〜３００μｍの範囲にされている。
上記被覆部材３の表面部３ａの厚さｔ２を１μｍ未満にすると、当該表面部３ａでの蓄熱量が少なくなって放熱が十分に行われず、ターゲット本体２が高温となってダメージを受けてしまう。一方、表面部３ａの厚さｔ２が３μｍを超えると、ターゲット本体２に到達する（表面部３ａに照射された）電子の量が少なくなり、特性Ｘ線の強度が弱くなる。 Furthermore, the radial thickness r of the outer portion 3c of the target body 2 of the covering member 3 is also in the range of 100 to 300 μm.
When the thickness t 2 of the surface portion 3a of the cover member 3 to less than 1 [mu] m, the surface portion 3a radiator is not sufficiently heat storage amount becomes less in, damaged become the target body 2 is high temperature End up. On the other hand, if the thickness t 2 of the surface portion 3a exceeds 3 [mu] m, (irradiated on a surface portion 3a) to reach the target body 2 of electrons is reduced, the intensity of the characteristic X-ray is weakened.

次に、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法を、図３に基づき説明する。
まず、図３の（ａ）に示すように、所定の外径Ｄ１および所定の厚さＴを有する円筒形状の熱伝導率が大きい被覆部材（基台とも言える）３を形成する。 Next, the manufacturing method of the target for X-ray generation is demonstrated based on FIG.
First, as shown in FIG. 3 (a), (it can be called a base) predetermined outer diameter D 1 and a predetermined thermal conductivity of cylindrical shape having a thickness T greater covering member 3 to form a.

次に、（ｂ）に示すように、この被覆部材３に所定の内径Ｄ０で且つ所定高さＨの円柱状の穴部４を形成する。
次に、（ｃ）に示すように、この穴部４の内面全体に亘って、粉末状の銀ろう材（Ａｇ）５を付着させる。 Next, as shown in (b), a cylindrical hole 4 of and the predetermined height H to the covering member 3 at a predetermined inner diameter D 0.
Next, as shown in (c), a powdery silver brazing material (Ag) 5 is adhered over the entire inner surface of the hole 4.

次に、（ｄ）に示すように、予め、上記穴部４に挿入し得る大きさにされたホウ化ランタン（ＬａＢ６）よりなる円柱状のターゲット本体２を当該穴部４に挿入した後、７００〜８００℃の温度でもって真空加熱を行い、ターゲット本体２を被覆部材３の穴部４にろう付けにて接合する。 Next, after inserting the columnar target body 2 made of lanthanum boride (LaB 6 ) having a size that can be inserted into the hole 4 in advance into the hole 4 as shown in FIG. Vacuum heating is performed at a temperature of 700 to 800 ° C., and the target body 2 is joined to the hole 4 of the covering member 3 by brazing.

次に、（ｅ）に示すように、少なくともターゲット本体２の表面に、より具体的にはターゲット本体２およびその周囲の被覆部材３の表面に、被覆部材３と同じ材料（または当該被覆材料より熱伝導率が大きい材料）をレーザーアブレーション法により蒸着させて表面部３ａを形成すれば、ターゲット１が得られる。   Next, as shown in (e), at least on the surface of the target body 2, more specifically on the surface of the target body 2 and the surrounding covering member 3, the same material as the covering member 3 (or the covering material) If the surface portion 3a is formed by vapor-depositing a material having a high thermal conductivity by the laser ablation method, the target 1 can be obtained.

勿論、ターゲット本体２の外形、厚さ、並びに被覆部材３の外側部３ｃ、底部３ｂの厚さ、および表面部（被覆部）３ａの厚さについては、上述したような数値範囲にされている。   Of course, the outer shape and thickness of the target body 2, the thickness of the outer portion 3 c and the bottom portion 3 b of the covering member 3, and the thickness of the surface portion (covering portion) 3 a are in the numerical range as described above. .

そして、上述した手順にてターゲット１が形成されると、このターゲット１の下面に、外周に上記被覆部材３と同じ材料のホウ化ランタン（ＬａＢ６）が用いられた筒状部材１２で覆われたヒートパイプ１１を有する冷却体１３を接合する（図１参照）。 Then, when the target 1 is formed by the above-described procedure, the lower surface of the target 1 is covered with a cylindrical member 12 whose outer periphery is made of lanthanum boride (LaB 6 ) made of the same material as the covering member 3. The cooling body 13 having the heat pipe 11 is joined (see FIG. 1).

ここで、ターゲット１に冷却体１３が接合された状態での使用例を図４に示しておく。
この図４においては、ターゲット１および冷却体１３の略上半部が真空容器６内に位置するように配置したものであり、勿論、冷却体１３の下半部が、真空容器６の外側に配置され放熱部にされている。なお、図４の仮想線にて示すように、真空容器６内における被覆部材３，１２を、強度の向上を図るためおよび真空中では大気中よりも熱伝導率が良いため、厚くしても良い（言い換えれば、大気中では、放熱性を向上させるために被覆部材を薄くする必要がある）。 Here, the usage example in the state in which the cooling body 13 was joined to the target 1 is shown in FIG.
In FIG. 4, the upper half of the target 1 and the cooling body 13 are arranged so as to be located in the vacuum vessel 6. Of course, the lower half of the cooling body 13 is outside the vacuum vessel 6. It is arranged and used as a heat dissipation part. As shown by the phantom lines in FIG. 4, the covering members 3 and 12 in the vacuum vessel 6 have a higher thermal conductivity than that in the atmosphere in order to improve the strength and in a vacuum. Good (in other words, it is necessary to make the covering member thin in the atmosphere in order to improve heat dissipation).

したがって、電子を上記ターゲット１の表面部３ａに照射させてＸ線を発生させている場合には、当該ターゲット１で発生した熱は、被覆部材３から外方に、また被覆部材３を介してヒートパイプ１１に伝わり、筒状部材１２を介して最終的に外部に放出され、当該ターゲット１が効率良く冷却される。   Therefore, when X-rays are generated by irradiating the surface portion 3 a of the target 1 with electrons, the heat generated in the target 1 is outward from the covering member 3 and through the covering member 3. It is transmitted to the heat pipe 11 and finally discharged to the outside through the cylindrical member 12, and the target 1 is efficiently cooled.

このように、所定厚さの円柱状のターゲット本体２の外周を、当該ターゲット本体２の材料（ＬａＢ６）よりも熱伝導率が大きい材料（Ｃｕ）でもって被覆したので、ターゲット本体２で発生した熱を、全周囲に（四方に）、効率良く放出することができる。 Thus, since the outer periphery of the cylindrical target body 2 having a predetermined thickness is coated with a material (Cu) having a higher thermal conductivity than the material (LaB 6 ) of the target body 2, it is generated in the target body 2. Heat can be efficiently released to the entire circumference (in all directions).

なお、上記製造方法の説明［図３（ｅ）の説明部分］において、括弧内に記載したように、表面部３ａだけを、当該被覆部材３の材料（Ｃｕ）よりも熱伝導率が大きい材料（例えば、銀、ダイヤモンドなど）で形成することにより、電子の照射により特に高温となるターゲットにおける表面部分での放熱性のさらなる向上を図ることができる。   In addition, in description of the said manufacturing method [description part of FIG.3 (e)], as described in the parenthesis, only the surface part 3a is a material with larger thermal conductivity than the material (Cu) of the said covering member 3. By forming with (for example, silver, diamond, etc.), it is possible to further improve the heat dissipation at the surface portion of the target that becomes particularly high when irradiated with electrons.

また、ターゲット１の下面には、やはり、熱伝導率が大きい材料（Ｃｕ）が用いられた筒状部材１２でその周囲が覆われたヒートパイプ１１を有する冷却体１３を配置したので、被覆部材３から放出される熱を、直接に、および筒状部材１２を介して、間接に、ヒートパイプ１１に伝えて外部に放熱することができる。   Also, since the cooling body 13 having the heat pipe 11 whose periphery is covered with the cylindrical member 12 made of a material (Cu) having a high thermal conductivity is disposed on the lower surface of the target 1, the covering member The heat released from the heat pipe 11 can be directly and indirectly transmitted to the heat pipe 11 via the tubular member 12 to be radiated to the outside.

すなわち、ターゲット本体２で発生した熱を効率良く放出ることができるので、ターゲット本体２の面積を小さくして、強度の高い特性Ｘ線を発生させることができる。
詳しく説明すれば、一般的に、入熱部２ａの径ｄ０は、小さい方が対面積あたりのＸ線強度が高くなるため、Ｘ線による分析精度や、撮像分解能の向上が期待できるが、小さいと熱が集中してターゲット本体２が溶融して劣化するため、入熱部２ａの径ｄ０は大きくされている。 That is, since the heat generated in the target body 2 can be efficiently released, the area of the target body 2 can be reduced, and high-intensity characteristic X-rays can be generated.
More specifically, in general, the smaller the diameter d 0 of the heat input portion 2a, the higher the X-ray intensity per area, so that it can be expected to improve the analysis accuracy by X-rays and the imaging resolution. small heat is concentrated because the target body 2 is deteriorated by melting, the diameter d 0 of the heat input portion 2a is larger.

しかし、上述したように、本実施の形態に係るターゲット１においては、ターゲット本体２の周囲に配置された熱伝導率が大きい材料からなる被覆部材３により放熱するようにしているため、入熱部２ａの径ｄ０を小さくして対面積当たりのＸ線強度を高くしても支障がないので、Ｘ線による分析・撮像能力を向上させることができる。 However, as described above, in the target 1 according to the present embodiment, heat is radiated by the covering member 3 made of a material having a high thermal conductivity arranged around the target body 2, so that the heat input portion since there is no problem even if a higher X-ray intensity decreases to contact to area diameter d 0 of 2a, it is possible to improve the analysis and imaging capabilities by X-ray.

ここで、ターゲット本体を、特に、電子が照射される表面側を被覆部材（Ｃｕ）で覆った場合の電子照射時における、表面部である被覆部材（Ｃｕ）の厚さと当該被覆部材およびターゲット本体（ＬａＢ６）の最高温度との関係を図５に示す。 Here, the thickness of the covering member (Cu), which is the surface portion, and the covering member and the target body at the time of electron irradiation when the surface of the target body is covered with a covering member (Cu), in particular, are covered. FIG. 5 shows the relationship between (LaB 6 ) and the maximum temperature.

図５から、被覆部材（Ｃｕ）の厚さが、１〜３μｍの範囲では、その厚さが増えるほど、ターゲット本体（ＬａＢ６）での温度が低下しているのが分かる。しかし、３μｍを超えると、その効果も殆ど無くなっているのが分かる。よって、表面部（被覆部）の厚さは、１〜３μｍの範囲とされる。なお、厚さとしては、温度の低さとＸ線強度の保持の点から、２μｍが実用的な値となる。 From FIG. 5, it can be seen that when the thickness of the covering member (Cu) is in the range of 1 to 3 μm, the temperature at the target body (LaB 6 ) decreases as the thickness increases. However, when it exceeds 3 μm, the effect is almost lost. Therefore, the thickness of the surface portion (covering portion) is in the range of 1 to 3 μm. The thickness is a practical value of 2 μm from the viewpoint of low temperature and maintaining X-ray intensity.

次に、ターゲット本体の表面を被覆部材で覆わない場合と、被覆部材（Ｃｕ）で覆った場合とで、それぞれＸ線の出力を実験により求めた結果を図６に示しておく。
図６から、被覆部材を設けない場合には、ターゲット本体（ＬａＢ６）の温度が急激に上昇し、その限界温度でのＸ線出力は、約０．７×１０１１（Ｗ／ｍ２Ｋ）であった。一方、被覆部材（Ｃｕ）を設けた場合には、ターゲット本体および被覆部材とも、温度上昇が非常に緩やかとなり、限界温度が高い方の被覆部材（Ｃｕ）でのＸ線出力は、３．２×１０１１（Ｗ／ｍ２Ｋ）であった。すなわち、被覆部材（Ｃｕ）を設けた場合の方が、設けない場合よりも、約５倍の出力が得られていることが分かる。 Next, FIG. 6 shows the results of experimentally determining the X-ray output when the surface of the target body is not covered with the covering member and when the surface of the target body is covered with the covering member (Cu).
From FIG. 6, when the covering member is not provided, the temperature of the target body (LaB 6 ) rises rapidly, and the X-ray output at the limit temperature is about 0.7 × 10 11 (W / m 2 K). )Met. On the other hand, when the covering member (Cu) is provided, the temperature rise of the target body and the covering member becomes very gradual, and the X-ray output from the covering member (Cu) having the higher limit temperature is 3.2. × 10 11 (W / m 2 K). That is, it can be seen that the output when the covering member (Cu) is provided is about five times as much as that when the covering member (Cu) is not provided.

ところで、上記実施の形態においては、ターゲット１の底面に、冷却体１３を接合するように説明したが、例えば冷却体１３の筒状部材１２すなわち被覆部材とターゲット１の被覆部材３とを一体化したものでも良い。   By the way, in the said embodiment, although demonstrated that the cooling body 13 was joined to the bottom face of the target 1, the cylindrical member 12 of the cooling body 13, ie, the coating | coated member, and the coating | coated member 3 of the target 1 are integrated, for example. What you did is fine.

この構成に係るターゲット２１を製造する場合、図７に示すように、ヒートパイプ２２全体を被覆部材（ヒートパイプに対応する部分については筒状部材である）２３で覆うとともに、その上部に配置されるターゲット本体２４側の被覆部分２３ａに穴部２５を形成し、この穴部２５内に、ターゲット本体２４を配置してろう付け２６により接合した後、穴部２５およびその周囲の表面を１〜３μｍの厚さでもって熱伝導率が大きい材料で被覆して表面部２３ｂを形成すれば良い。   When manufacturing the target 21 according to this configuration, as shown in FIG. 7, the entire heat pipe 22 is covered with a covering member 23 (the portion corresponding to the heat pipe is a cylindrical member) and is disposed above the covering member 23. A hole 25 is formed in the covering portion 23a on the target main body 24 side, and the target main body 24 is arranged in the hole 25 and joined by brazing 26. The surface portion 23b may be formed by coating with a material having a thickness of 3 μm and high thermal conductivity.

また、上記実施の形態においては、ターゲット本体を塊状の１個として説明したが、例えば図８に示すように、ターゲット３１におけるターゲット本体に相当する部分を、比較的薄くされた薄片化ターゲット部材３２を複数重ねて配置することにより構成するとともに、その外周部分およびこれら薄片化ターゲット部材３２，３２同士の隙間にも、被覆部材３３と同じ熱伝導率が大きい材料を配置させるようにしたものでも良い。   Moreover, in the said embodiment, although the target main body was demonstrated as one lump, as shown in FIG. 8, for example, the thinned target member 32 in which the portion corresponding to the target main body in the target 31 is made relatively thin. The material having the same thermal conductivity as that of the covering member 33 may be disposed in the outer peripheral portion and the gap between the thinned target members 32, 32. .

このターゲット３１を製造する場合、被覆部材３３に形成された穴部３４内に、底部から、順番に、ホウ化ランタンと熱伝導率が大きい材料とを、レーザーアブレーション法により、交互に蒸着させて、複数の薄片化ターゲット部材３２と、これら薄片化ターゲット部材３２，３２同士間での層状被覆部３３ａとを積層させて形成する。なお、上記薄片化ターゲット部材３２の厚さは、０．１〜１μｍの範囲に、また上記層状被覆部３３ａの厚さは、０．１〜０．５μｍの範囲にされるとともに、最上部のターゲット部材３２の上面と最下部のターゲット部材３２の下面との距離が、２０〜５００μｍの範囲になるようにされる。   When the target 31 is manufactured, lanthanum boride and a material having a high thermal conductivity are alternately deposited in the hole 34 formed in the covering member 33 in order from the bottom by a laser ablation method. A plurality of the thinned target members 32 and a layered covering portion 33a between the thinned target members 32 and 32 are laminated to form. The thickness of the thinning target member 32 is in the range of 0.1 to 1 μm, the thickness of the layered covering portion 33a is in the range of 0.1 to 0.5 μm, and The distance between the upper surface of the target member 32 and the lower surface of the lowermost target member 32 is set in the range of 20 to 500 μm.

また、上記層状被覆部３３ａで発生するＸ線エネルギーにより、特性Ｘ線強度が低下することを防ぐため、層状被覆部３３ａの合計厚さが、上記最上部のターゲット部材３２の上面と最下部のターゲット部材３２の下面との距離に応じて、例えば距離１０μｍにつき１〜３μｍの範囲にすることが望ましい（例えば、合計厚さが２０μｍである場合には、２倍することにより、その望ましい範囲は２〜６μｍとなる）。   Further, in order to prevent the characteristic X-ray intensity from being lowered by the X-ray energy generated in the layered covering part 33a, the total thickness of the layered covering part 33a is set so that the uppermost and lowermost target members 32 have an upper surface and a lowermost part. Depending on the distance from the lower surface of the target member 32, for example, it is desirable to set the range of 1 to 3 μm per 10 μm distance (for example, when the total thickness is 20 μm, the desired range is 2 to 6 μm).

この構成によると、薄片化ターゲット部材３２を複数重ねて配置するとともにこれらターゲット部材３２，３２同士間それぞれに、熱伝導率が大きい材料で形成された層状被覆部３３ａを配置したので、ターゲット部材３２に発生した熱を、より効率的に、外側に伝えることができる。   According to this configuration, a plurality of the thinned target members 32 are stacked and the layered covering portion 33a formed of a material having a high thermal conductivity is disposed between the target members 32 and 32, so that the target member 32 is disposed. The heat generated in can be transferred to the outside more efficiently.

本発明の実施の形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面図である。It is sectional drawing of the target for X-ray generation which concerns on embodiment of this invention. 図１のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 同Ｘ線発生用ターゲットの製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the target for X-ray generation. 同Ｘ線発生用ターゲットの使用状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the use condition of the target for X-ray generation. 同Ｘ線発生用ターゲットにおける表面部の厚さと、被覆部材およびターゲット本体の温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of the surface part in the target for X-ray generation, and the temperature of a coating | coated member and a target main body. Ｘ線発生用ターゲットの表面に被覆部材を設けた場合と設けない場合におけるＸ線の出力と、ターゲット本体の温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output of the X-ray and the temperature of a target main body in the case where a covering member is provided on the surface of the target for X-ray generation and not providing it. 同Ｘ線発生用ターゲットの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the target for the said X-ray generation. 同Ｘ線発生用ターゲットにおける他の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the other manufacturing method in the target for the said X-ray generation.

符号の説明Explanation of symbols

１ Ｘ線発生用ターゲット
２ ターゲット本体
３ 被覆部材
３ａ 表面部
３ｂ 底部
３ｃ 外側部
４ 穴部
５ ろう材
６ 真空容器
１１ ヒートパイプ
１２ 筒状部材（被覆部材）
１３ 冷却体
２１ ターゲット
２２ ヒートパイプ
２３ 被覆部材
２３ａ 被覆部分
２３ｂ 表面部
２４ ターゲット本体
２５ 穴部
３１ ターゲット
３２ 薄片化ターゲット部材
３３ 被覆部材
３３ａ 層状被覆部
３３ｂ 表面部
３４ 穴部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target for X-ray generation 2 Target main body 3 Cover member 3a Surface part 3b Bottom part 3c Outer part 4 Hole part 5 Brazing material 6 Vacuum vessel 11 Heat pipe 12 Cylindrical member (cover member)
13 Cooling body 21 Target 22 Heat pipe 23 Cover member 23a Cover portion 23b Surface portion 24 Target body 25 Hole portion 31 Target 32 Thinned target member 33 Cover member 33a Layered cover portion 33b Surface portion 34 Hole portion

Claims (7)

電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットであって、
希土類金属により形成されたターゲット本体の周囲を、当該ターゲット本体よりも熱伝導率が大きい材料で被覆したことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。 An X-ray generation target for irradiating electrons to generate X-rays,
A target for generating X-rays, wherein a target body formed of a rare earth metal is coated with a material having a higher thermal conductivity than the target body. ターゲット本体を円柱状に形成するとともに、当該ターゲット本体の外径ｄ１を、電子が照射される照射部の直径をｄ０および厚さをｔ１とした場合、下記（１）式で表わされる範囲となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生用ターゲット。
ｄ０≦ｄ１≦ｄ０＋２ｔ１・・・（１） To form a target body in a cylindrical shape, the outer diameter d 1 of the target body, if the diameter of the irradiation portion from which electrons are irradiated to the d 0 and thickness as t 1, is expressed by the following equation (1) The target for X-ray generation according to claim 1, wherein the target is in a range.
d 0 ≦ d 1 ≦ d 0 + 2t 1 (1) 照射部の直径が５０〜５００μｍの範囲内に且つターゲット本体の厚さが２０〜５００μｍの範囲内となるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生用ターゲット。   The target for X-ray generation according to claim 2, wherein the diameter of the irradiation part is in the range of 50 to 500 µm and the thickness of the target body is in the range of 20 to 500 µm. 電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットであって、
希土類金属により形成された所定厚さのターゲット部材を複数且つ所定間隔を有して重ねて配置するとともに、これら重ねて配置された複数のターゲット部材の周囲およびこれら各ターゲット部材同士の隙間に当該ターゲット部材よりも熱伝導率が大きい材料を配置し被覆したことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。 An X-ray generation target for irradiating electrons to generate X-rays,
A plurality of target members each having a predetermined thickness formed of rare earth metal are stacked with a predetermined interval, and the target is disposed around the plurality of target members stacked and in a gap between the target members. A target for generating X-rays, wherein a material having a higher thermal conductivity than that of a member is disposed and covered. 希土類金属としてホウ化物を用いたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線発生用ターゲット。   The target for X-ray generation according to any one of claims 1 to 4, wherein a boride is used as the rare earth metal. ターゲット本体またはターゲット部材の周囲に配置される被覆部材の内、少なくとも、電子が照射される側の表面部の厚さを、１〜３μｍの範囲としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線発生用ターゲット。   The thickness of at least the surface portion on the side irradiated with electrons among the covering members arranged around the target main body or the target member is in the range of 1 to 3 μm. The target for X-ray generation as described in any one of Claims. 電子を照射させてＸ線を発生させるＸ線発生用ターゲットの製造方法であって、
希土類金属により形成されたターゲット本体を、当該ターゲット本体より熱伝導率が大きい材料で形成された被覆部材に形成された穴部内に挿入しろう付けにて接合した後、少なくとも上記ターゲット本体の表面に、上記被覆部材と同じ材料または当該被覆材料よりも熱伝導率が大きい材料の被覆部を形成することを特徴とするＸ線発生用ターゲットの製造方法。 A method for producing an X-ray generation target for irradiating electrons to generate X-rays,
A target body made of a rare earth metal is inserted into a hole formed in a covering member made of a material having a higher thermal conductivity than the target body and joined by brazing, and then at least on the surface of the target body. A method of manufacturing a target for X-ray generation, comprising forming a covering portion of the same material as the covering member or a material having a higher thermal conductivity than the covering material.
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