JP2950342B2 - X線回転アノード - Google Patents
X線回転アノードInfo
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- JP2950342B2 JP2950342B2 JP3000217A JP21791A JP2950342B2 JP 2950342 B2 JP2950342 B2 JP 2950342B2 JP 3000217 A JP3000217 A JP 3000217A JP 21791 A JP21791 A JP 21791A JP 2950342 B2 JP2950342 B2 JP 2950342B2
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- tungsten
- ray
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
- H01J35/108—Substrates for and bonding of emissive target, e.g. composite structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
- H01J2235/083—Bonding or fixing with the support or substrate
- H01J2235/084—Target-substrate interlayers or structures, e.g. to control or prevent diffusion or improve adhesion
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は黒鉛の担体と、タングス
テン又はタングステン合金のターゲット層と、担体及び
ターゲット層間に存在するシリコン−カーバイド層とか
らなるX線回転アノードに係る。
テン又はタングステン合金のターゲット層と、担体及び
ターゲット層間に存在するシリコン−カーバイド層とか
らなるX線回転アノードに係る。
【0002】
【従来の技術】そのようなX線回転アノードはX線管、
特に医療用X線管に用いられる。該X線管では、カソー
ドから生じる高エネルギーの電子が回転アノードのター
ゲット層上に発せられる。電子がターゲット層に届く
時、該エネルギーの少量だけがX線の形で放射され;大
部分(略99%)は熱に変換される。X線管内は真空な
ので、熱の消失は主として放射により起こる。黒鉛は高
熱放出係数を有する材料である。更に、その特定の質量
はモリブデン又はモリブデンを含む合金のような他の従
来の担体材料に対して低い。低い特定の質量は回転アノ
ードの高速を可能にし、従って熱負荷の増加を可能にす
る。
特に医療用X線管に用いられる。該X線管では、カソー
ドから生じる高エネルギーの電子が回転アノードのター
ゲット層上に発せられる。電子がターゲット層に届く
時、該エネルギーの少量だけがX線の形で放射され;大
部分(略99%)は熱に変換される。X線管内は真空な
ので、熱の消失は主として放射により起こる。黒鉛は高
熱放出係数を有する材料である。更に、その特定の質量
はモリブデン又はモリブデンを含む合金のような他の従
来の担体材料に対して低い。低い特定の質量は回転アノ
ードの高速を可能にし、従って熱負荷の増加を可能にす
る。
【0003】前記のタイプのX線回転アノードはフラン
ス国特許明細書第2593325号で知られている。該
明細書に記載のX線回転アノードは黒鉛の担体と、タン
グステン又はタングステン合金のターゲット層と、例え
ばレニウム又はシリコンカーバイドの中間層とからな
る。かかる中間層は、ターゲット層及び担体間の接着を
強め、黒鉛からタングステン層への炭素の拡散を減少す
る。
ス国特許明細書第2593325号で知られている。該
明細書に記載のX線回転アノードは黒鉛の担体と、タン
グステン又はタングステン合金のターゲット層と、例え
ばレニウム又はシリコンカーバイドの中間層とからな
る。かかる中間層は、ターゲット層及び担体間の接着を
強め、黒鉛からタングステン層への炭素の拡散を減少す
る。
【0004】熱放射による熱の発生を増すため、X線回
転アノードの動作温度を現在の約1400℃から約16
00℃に増すことが望ましい。
転アノードの動作温度を現在の約1400℃から約16
00℃に増すことが望ましい。
【0005】供給された放射エネルギーは放射体の絶対
温度の第4のパワーに比例するので、この温度増加は熱
放射エネルギーの出力が倍増されることを意味する。
温度の第4のパワーに比例するので、この温度増加は熱
放射エネルギーの出力が倍増されることを意味する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】公知のX線回転アノー
ドの欠点は、そのような高動作温度にてシリコンカーバ
イド中間層から生じる炭素はタングステン層に拡散し、
タングステンカーバイドを形成することである。そのよ
うな高動作温度にて、レニウム中間層は黒鉛担体からタ
ングステン層への炭素の拡散を十分に防がず、これによ
りタングステンカーバイドは更に形成される。かかるタ
ングステンカーバイドはもろく各中間層及びタングステ
ンターゲット層間に機械的応力を生じる。タングステン
ターゲット層及び中間層間の層間剥離は温度の大きな変
化で起こり、それによりターゲット層を中間層を介して
黒鉛担体に十分に接触させない。次にターゲット層の温
度は制御できないくらい上昇し、その結果ターゲット層
は完全に分離及び/又は溶融される。
ドの欠点は、そのような高動作温度にてシリコンカーバ
イド中間層から生じる炭素はタングステン層に拡散し、
タングステンカーバイドを形成することである。そのよ
うな高動作温度にて、レニウム中間層は黒鉛担体からタ
ングステン層への炭素の拡散を十分に防がず、これによ
りタングステンカーバイドは更に形成される。かかるタ
ングステンカーバイドはもろく各中間層及びタングステ
ンターゲット層間に機械的応力を生じる。タングステン
ターゲット層及び中間層間の層間剥離は温度の大きな変
化で起こり、それによりターゲット層を中間層を介して
黒鉛担体に十分に接触させない。次にターゲット層の温
度は制御できないくらい上昇し、その結果ターゲット層
は完全に分離及び/又は溶融される。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的の一つは、
前記のタイプのX線回転アノードを提供することで、こ
こで前記欠点は克服される。
前記のタイプのX線回転アノードを提供することで、こ
こで前記欠点は克服される。
【0008】この為に、本発明によるX線回転アノード
は、窒化チタン層がシリコン−カーバイド層及びターゲ
ット層間に介在されることを特徴とする。該窒化チタン
層はシリコン−カーバイド層からの炭素に対する拡散障
壁層として役立つ。出願人が行なった実験は、シリコン
−カーバイド層が省かれる時、窒化チタン層の使用が黒
鉛担体から生じる炭素の拡散を十分に防がないことを示
した。シリコン−カーバイド及び窒化チタンの二重中間
層の組合せは、はっきり示される炭素拡散なしに、長い
温度負荷を最小には1600℃まで可能にする。
は、窒化チタン層がシリコン−カーバイド層及びターゲ
ット層間に介在されることを特徴とする。該窒化チタン
層はシリコン−カーバイド層からの炭素に対する拡散障
壁層として役立つ。出願人が行なった実験は、シリコン
−カーバイド層が省かれる時、窒化チタン層の使用が黒
鉛担体から生じる炭素の拡散を十分に防がないことを示
した。シリコン−カーバイド及び窒化チタンの二重中間
層の組合せは、はっきり示される炭素拡散なしに、長い
温度負荷を最小には1600℃まで可能にする。
【0009】本発明によるX線回転アノードの望ましい
実施例は、窒化チタン層が2から20μmの厚さを有す
ることを特徴とする。2μm以下の厚さで、炭素拡散は
十分に防がれず、一方20μmの厚さ以上で、層の熱伝
導は著しく低下する。望ましい層の厚さは略4μmであ
る。窒化チタン層は、望ましくは例えばTiCl4 及び
N2 の反応による「化学的蒸着」(CVD)で与えられ
るが、スパッタリング又は反応スパッタリングによって
も得られる。
実施例は、窒化チタン層が2から20μmの厚さを有す
ることを特徴とする。2μm以下の厚さで、炭素拡散は
十分に防がれず、一方20μmの厚さ以上で、層の熱伝
導は著しく低下する。望ましい層の厚さは略4μmであ
る。窒化チタン層は、望ましくは例えばTiCl4 及び
N2 の反応による「化学的蒸着」(CVD)で与えられ
るが、スパッタリング又は反応スパッタリングによって
も得られる。
【0010】本発明によるX線回転アノードの他の実施
例は、シリコン−カーバイド層が20から150μm間
の厚さを有することを特徴とする。20μmの厚さ以下
で、黒鉛担体からの炭素の拡散は十分に防がれず、一方
150μm以上の厚さで、層の熱伝導は著しく低下し、
もろさが増す。望ましい層の厚さは略60μmである。
シリコン−カーバイド層は例えばアルキルクロロシラン
及びH2 の反応によりCVDにより有利に与えられう
る。望ましいシランは例えばジメチルジクロロシランで
ある。
例は、シリコン−カーバイド層が20から150μm間
の厚さを有することを特徴とする。20μmの厚さ以下
で、黒鉛担体からの炭素の拡散は十分に防がれず、一方
150μm以上の厚さで、層の熱伝導は著しく低下し、
もろさが増す。望ましい層の厚さは略60μmである。
シリコン−カーバイド層は例えばアルキルクロロシラン
及びH2 の反応によりCVDにより有利に与えられう
る。望ましいシランは例えばジメチルジクロロシランで
ある。
【0011】本発明によるX線回転アノードのターゲッ
ト層はタングステン又はタングステン合金からなる。こ
の為に公知の全ての合金は望ましい結果を生じる。特に
満足な結果はタングステン−レニウム合金(0−10a
t%のレニウム)で得られる。ターゲット層はプラズマ
スプレー塗装、アークスプレー塗装、火炎パウダースプ
レー塗装及び火炎ワイヤスプレー塗装のような熱スプレ
ー塗装により与えられるが、望ましくはCVDが用いら
れる。タングステン層はH2 とのWF6 の反応により与
えられ、反応混合へのReF6 の付加はタングステン−
レニウム合金の形成を導く。
ト層はタングステン又はタングステン合金からなる。こ
の為に公知の全ての合金は望ましい結果を生じる。特に
満足な結果はタングステン−レニウム合金(0−10a
t%のレニウム)で得られる。ターゲット層はプラズマ
スプレー塗装、アークスプレー塗装、火炎パウダースプ
レー塗装及び火炎ワイヤスプレー塗装のような熱スプレ
ー塗装により与えられるが、望ましくはCVDが用いら
れる。タングステン層はH2 とのWF6 の反応により与
えられ、反応混合へのReF6 の付加はタングステン−
レニウム合金の形成を導く。
【0012】
【実施例】本発明は、実施例及び機械的作業を受けた後
本発明によるX線回転アノードの概略的断面図である添
付図面により更に詳細に説明される。
本発明によるX線回転アノードの概略的断面図である添
付図面により更に詳細に説明される。
【0013】添付図面中、参照番号1は本発明によるX
線回転式アノードの概略断面図を示す。黒鉛担体は90
mmの直径を有する黒鉛ディスク3からなり、超音波的に
蒸留水により続いてイソプロパノールにより清浄され
る。次に、ディスクは1000℃の温度で一時間真空状
態で焼鈍される。60μmの厚さを有するシリコン−カ
ーバイド層7はCVDにより「熱壁」反応器で与えられ
る。一気圧1200℃の温度で反応が行なわれ、H2 及
び10vol%のジメチルジクロロシランの混合体が反
応器に導入される。シリコン−カーバイド層の析出速度
は一時間当たり略15μmである。次に、ディスクは室
温でジクロロジフルオロエタンで超音波清浄される。
線回転式アノードの概略断面図を示す。黒鉛担体は90
mmの直径を有する黒鉛ディスク3からなり、超音波的に
蒸留水により続いてイソプロパノールにより清浄され
る。次に、ディスクは1000℃の温度で一時間真空状
態で焼鈍される。60μmの厚さを有するシリコン−カ
ーバイド層7はCVDにより「熱壁」反応器で与えられ
る。一気圧1200℃の温度で反応が行なわれ、H2 及
び10vol%のジメチルジクロロシランの混合体が反
応器に導入される。シリコン−カーバイド層の析出速度
は一時間当たり略15μmである。次に、ディスクは室
温でジクロロジフルオロエタンで超音波清浄される。
【0014】次に、4μmの圧さを有する窒化チタン層
9はCVDにより「熱壁」反応器で与えられる。一気圧
で900°の温度で反応が行なわれる。反応混合はH2
と、2vol%のTicl4 及び20vol%のN2と
からなる。窒化チタン層の析出速度は一時間当たり略1
μmである。
9はCVDにより「熱壁」反応器で与えられる。一気圧
で900°の温度で反応が行なわれる。反応混合はH2
と、2vol%のTicl4 及び20vol%のN2と
からなる。窒化チタン層の析出速度は一時間当たり略1
μmである。
【0015】「熱壁」反応器では、700μmの厚さの
タングステン−レニウム合金の層11が窒化チタン層9
上に設けられる。10ミリバールの圧力,、850℃の
温度で反応が行なわれる。1000sccmのH2 、1
00sccmのWF6 ,10sccmのReF6 が反応
器空間内に導入される。タングステン−レニウム層の析
出速度は一時間当り100μmである。この作業では、
ディスクの一側15が被覆される。得られたタングステ
ン層は10at%のレニウム(Re)を含む。ディスク
は図示されていない軸を収納する円筒形中央開口5が設
けられる。タングステン−レニウム(W−Re)層11
はシリコン−カーバイドにより500μmの厚さに磨か
れる。ディスクの下側13は又シリコン−カーバイド及
び窒化チタン(図示せず)の層を含む。これらの層はダ
イヤモンドを設けた研磨ディスクにより黒鉛まで磨減さ
れ、これにより下側13は黒鉛面を有する。
タングステン−レニウム合金の層11が窒化チタン層9
上に設けられる。10ミリバールの圧力,、850℃の
温度で反応が行なわれる。1000sccmのH2 、1
00sccmのWF6 ,10sccmのReF6 が反応
器空間内に導入される。タングステン−レニウム層の析
出速度は一時間当り100μmである。この作業では、
ディスクの一側15が被覆される。得られたタングステ
ン層は10at%のレニウム(Re)を含む。ディスク
は図示されていない軸を収納する円筒形中央開口5が設
けられる。タングステン−レニウム(W−Re)層11
はシリコン−カーバイドにより500μmの厚さに磨か
れる。ディスクの下側13は又シリコン−カーバイド及
び窒化チタン(図示せず)の層を含む。これらの層はダ
イヤモンドを設けた研磨ディスクにより黒鉛まで磨減さ
れ、これにより下側13は黒鉛面を有する。
【0016】従って、処理されたX線アノード1は超音
波的に蒸留水で、次にイソプロパノールにより清浄され
る。次にX線アノードは1000℃で一時間真空状態で
焼成される。
波的に蒸留水で、次にイソプロパノールにより清浄され
る。次にX線アノードは1000℃で一時間真空状態で
焼成される。
【0017】本発明によるX線アノードは1600℃で
6時間真空状態で焼成される。X線アノードの金属組織
部が作られ、その部分は顕微鏡検査を受ける。カーバイ
ドは窒化チタン及びタングステン間の中間面で検出され
ない。分離の兆しは層状構造に観測されない。 比較例1 比較例として、X線アノードはこの違いを有する上記方
法により構造され、この場合は60μmの厚さを有する
シリコン−カーバイドの一つの中間層が用いられる。1
600℃で6時間の真空状態での熱処理の後、タングス
テン−カーバイドはシリコンカーバイド及びタングステ
ンの界面に沿って観測される。 比較例2 比較例1は、10μmの厚さを有する窒化チタンの一つ
の中間層を用いて、繰り返される。該温度処理は窒化チ
タン及びタングステンの界面に沿ってタングステンカー
バイドを生じる。 比較例3 比較例1は、10μmの厚さを有するレニウムの一つの
中間層を用いて繰り返される。該温度処理はレニウム及
びタングステンの界面に沿ってタングステンカーバイド
を生じる。
6時間真空状態で焼成される。X線アノードの金属組織
部が作られ、その部分は顕微鏡検査を受ける。カーバイ
ドは窒化チタン及びタングステン間の中間面で検出され
ない。分離の兆しは層状構造に観測されない。 比較例1 比較例として、X線アノードはこの違いを有する上記方
法により構造され、この場合は60μmの厚さを有する
シリコン−カーバイドの一つの中間層が用いられる。1
600℃で6時間の真空状態での熱処理の後、タングス
テン−カーバイドはシリコンカーバイド及びタングステ
ンの界面に沿って観測される。 比較例2 比較例1は、10μmの厚さを有する窒化チタンの一つ
の中間層を用いて、繰り返される。該温度処理は窒化チ
タン及びタングステンの界面に沿ってタングステンカー
バイドを生じる。 比較例3 比較例1は、10μmの厚さを有するレニウムの一つの
中間層を用いて繰り返される。該温度処理はレニウム及
びタングステンの界面に沿ってタングステンカーバイド
を生じる。
【0018】比較例は、シリコンカーバイド、窒化チタ
ン又はレニウムの中間層がカーバイドの形成を妨がない
ことを示す。シリコンカーバイド及び窒化チタンからな
る中間層は炭素用の優れた拡散隔壁であり、カーバイド
の形成を十分に防ぐ。
ン又はレニウムの中間層がカーバイドの形成を妨がない
ことを示す。シリコンカーバイド及び窒化チタンからな
る中間層は炭素用の優れた拡散隔壁であり、カーバイド
の形成を十分に防ぐ。
【図1】X線回転アノードの断面図である。
1 X線回転アノード 3 黒鉛ディスク 5 開口 7 シリコン−カーバイド層 9 窒化チタン層 11 W−Re層 13 下側 15 一側
フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, T he Netherlands (72)発明者 ベルナルド ジョゼフ ピーテル ヴァ ン リーネン オランダ国 5621 ビーエー アインド ーフェン フルーネヴァウツウエッハ 1番地 (72)発明者 ヘルマン ウィリブロダス ピーテルズ マ オランダ国 5621 ビーエー アインド ーフェン フルーネヴァウツウエッハ 1番地 (56)参考文献 特開 平3−159043(JP,A) 特開 昭63−228553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 35/10
Claims (5)
- 【請求項1】 黒鉛の担体及びタングステン又はタング
ステン合金のターゲット層と、担体及びターゲット層間
に存在するシリコン−カーバイドとからなり、窒化チタ
ン層はシリコン−カーバイド層及びターゲット層間に介
在することを特徴とするX線回転アノード。 - 【請求項2】 窒化チタン層は2から20μmの厚さを
有することを特徴とする請求項1のX線回転アノード。 - 【請求項3】 シリコン−カーバイド層は20から15
0μmの間の厚さを有することを特徴とする請求項1又
は2のX線回転アノード。 - 【請求項4】 ターゲット層は0−10at%のレニウ
ムを含むことを特徴とする請求項1,2又は3のX線回
転アノード。 - 【請求項5】 シリコン−カーバイド,窒化チタン及び
ターゲット層がCVDにより設けられることを特徴とす
る請求項1乃至4のうちいずれか一項のX線回転アノー
ド。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9000061A NL9000061A (nl) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Roentgendraaianode. |
NL9000061 | 1990-01-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04154033A JPH04154033A (ja) | 1992-05-27 |
JP2950342B2 true JP2950342B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=19856394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3000217A Expired - Lifetime JP2950342B2 (ja) | 1990-01-10 | 1991-01-07 | X線回転アノード |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5099506A (ja) |
EP (1) | EP0436983B1 (ja) |
JP (1) | JP2950342B2 (ja) |
AT (1) | ATE120032T1 (ja) |
DE (1) | DE69017877T2 (ja) |
NL (1) | NL9000061A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6289080B1 (en) * | 1999-11-22 | 2001-09-11 | General Electric Company | X-ray target |
DE102004025997A1 (de) * | 2004-05-27 | 2005-12-22 | Feinfocus Gmbh | Einrichtung zur Erzeugung und Emission von XUV-Strahlung |
US7197116B2 (en) * | 2004-11-16 | 2007-03-27 | General Electric Company | Wide scanning x-ray source |
US8165269B2 (en) * | 2008-09-26 | 2012-04-24 | Varian Medical Systems, Inc. | X-ray target with high strength bond |
WO2010070574A1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Attachment of a high-z focal track layer to a carbon-carbon composite substrate serving as a rotary anode target |
FR2962591B1 (fr) | 2010-07-06 | 2017-04-14 | Acerde | Anode pour l'emission de rayons x et procede de fabrication d'une telle anode |
US9142383B2 (en) * | 2012-04-30 | 2015-09-22 | Schlumberger Technology Corporation | Device and method for monitoring X-ray generation |
JP2013239317A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Canon Inc | 放射線発生ターゲット、放射線発生装置および放射線撮影システム |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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USH547H (en) * | 1986-11-13 | 1988-11-01 | General Electric Company | X-ray tube target |
FR2242775A1 (en) * | 1973-08-31 | 1975-03-28 | Radiologie Cie Gle | Rotary anode for X-ray tubes - using pseudo-monocrystalline graphite for better heat conduction |
USRE31560E (en) * | 1977-04-18 | 1984-04-17 | General Electric Company | Graphite disc assembly for a rotating x-ray anode tube |
FR2593325A1 (fr) * | 1986-01-21 | 1987-07-24 | Thomson Cgr | Anode tournante a graphite pour tube radiogene |
JPH0731993B2 (ja) * | 1987-03-18 | 1995-04-10 | 株式会社日立製作所 | X線管用ターゲット及びそれを用いたx線管 |
FR2651370B1 (fr) * | 1989-08-31 | 1991-12-06 | Comurhex | Anticathode tournante de tube a rayons x. |
US4972449A (en) * | 1990-03-19 | 1990-11-20 | General Electric Company | X-ray tube target |
-
1990
- 1990-01-10 NL NL9000061A patent/NL9000061A/nl not_active Application Discontinuation
- 1990-12-18 AT AT90203388T patent/ATE120032T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-12-18 EP EP90203388A patent/EP0436983B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-18 DE DE69017877T patent/DE69017877T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-04 US US07/638,256 patent/US5099506A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-07 JP JP3000217A patent/JP2950342B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE120032T1 (de) | 1995-04-15 |
US5099506A (en) | 1992-03-24 |
DE69017877T2 (de) | 1995-10-12 |
EP0436983A1 (en) | 1991-07-17 |
NL9000061A (nl) | 1991-08-01 |
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