JP3345439B2 - Ｘ線管回転陽極の製造方法 - Google Patents
Ｘ線管回転陽極の製造方法Info
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- ray tube
- focal track
- rotating anode
- anode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/14—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
-
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- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
- H01J2235/085—Target treatment, e.g. ageing, heating
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高溶融金属例えばタン
グステン又はタングステン−レニウムからなる粉末冶金
法又はＣＶＤ又はＰＶＤ法により製造されたリング状の
焦点軌道領域を有するＸ線管回転陽極の製造方法に関す
る。
グステン又はタングステン−レニウムからなる粉末冶金
法又はＣＶＤ又はＰＶＤ法により製造されたリング状の
焦点軌道領域を有するＸ線管回転陽極の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線管回転陽極の基本材料としては今日
高溶融金属又はグラファイト、又はこの両材料の複合体
が使用されている。Ｘ線の本来の発生領域、すなわち焦
点軌道領域はタングステン、モリブデン又はその合金か
らなる。金属製Ｘ線管回転陽極は形状、使用材料並びに
要求される特性の各理由から粉末冶金法に基づき製造さ
れる。焦点軌道領域自体は粉末冶金法又は最近増々使用
されているＣＶＤ又はＰＶＤ被覆法によっても製造され
る。この種の回転陽極又は焦点軌道領域は最終仕上げ状
態で理論密度で測定して０．１〜１０％の範囲の残留気
孔率を有する。この種のＸ線管回転陽極は欧州特許出願
公開第０１１６３８５号明細書に記載されているが、こ
の場合そこに記載されている方法によれば回転陽極は焦
点軌道層の塗布後選択的に後及び熱処理される。
高溶融金属又はグラファイト、又はこの両材料の複合体
が使用されている。Ｘ線の本来の発生領域、すなわち焦
点軌道領域はタングステン、モリブデン又はその合金か
らなる。金属製Ｘ線管回転陽極は形状、使用材料並びに
要求される特性の各理由から粉末冶金法に基づき製造さ
れる。焦点軌道領域自体は粉末冶金法又は最近増々使用
されているＣＶＤ又はＰＶＤ被覆法によっても製造され
る。この種の回転陽極又は焦点軌道領域は最終仕上げ状
態で理論密度で測定して０．１〜１０％の範囲の残留気
孔率を有する。この種のＸ線管回転陽極は欧州特許出願
公開第０１１６３８５号明細書に記載されているが、こ
の場合そこに記載されている方法によれば回転陽極は焦
点軌道層の塗布後選択的に後及び熱処理される。
【０００３】この残留気孔率は、原則として高真空中で
行われるＸ線管回転陽極の運転にとって一連の有害な欠
点を有する。この多孔性は気孔中に密閉されたガスの放
出を惹起する。このことはまた陽極の溶封を生じさせる
不所望の管の短絡と共に管の真空中でのガスの放出を招
く。Ｘ線管の出力定格にとって極めて重要な熱伝導率は
ほぼ気孔率の二乗で低下する。焦点軌道表面の気孔率は
表面の粗面度を高め、自己吸収の故にＸ線収量を減少さ
せる。しかし多孔性の表面は表面から粒子が吹き出す危
険性をも意味し、このことは脱ガスのマイナスの作用を
更に著しく強める。
行われるＸ線管回転陽極の運転にとって一連の有害な欠
点を有する。この多孔性は気孔中に密閉されたガスの放
出を惹起する。このことはまた陽極の溶封を生じさせる
不所望の管の短絡と共に管の真空中でのガスの放出を招
く。Ｘ線管の出力定格にとって極めて重要な熱伝導率は
ほぼ気孔率の二乗で低下する。焦点軌道表面の気孔率は
表面の粗面度を高め、自己吸収の故にＸ線収量を減少さ
せる。しかし多孔性の表面は表面から粒子が吹き出す危
険性をも意味し、このことは脱ガスのマイナスの作用を
更に著しく強める。
【０００４】接合部における個々の結晶子の力学的接合
は一方では多孔性によって、また一方では粒界での冶金
学上の状態、特に粒界での不純物によって影響される。
しかし粉末冶金製造法の途中で粒界における金属に不溶
性の不純物の凝縮は免れ得ない。これはＸ線管回転陽極
を運転する際の別の障害因子を意味する。
は一方では多孔性によって、また一方では粒界での冶金
学上の状態、特に粒界での不純物によって影響される。
しかし粉末冶金製造法の途中で粒界における金属に不溶
性の不純物の凝縮は免れ得ない。これはＸ線管回転陽極
を運転する際の別の障害因子を意味する。
【０００５】粉末冶金法により製造される（特にタング
ステン−レニウムからなる）焦点軌道被膜は場合によっ
ては部分的に脆い金属間タングステン−レニウム相、い
わゆるシグマ相を有する。これは粉末バッチにおいて個
々の合金成分が不十分に混合することによって不均一性
の原因となる。更に運転中の回転陽極の回避不能の熱衝
撃負荷はこれに、またこれから始まる領域内に、焦点軌
道領域内のＸ線収量を減少させることになる極めて高い
好ましくない亀裂をもたらす。
ステン−レニウムからなる）焦点軌道被膜は場合によっ
ては部分的に脆い金属間タングステン−レニウム相、い
わゆるシグマ相を有する。これは粉末バッチにおいて個
々の合金成分が不十分に混合することによって不均一性
の原因となる。更に運転中の回転陽極の回避不能の熱衝
撃負荷はこれに、またこれから始まる領域内に、焦点軌
道領域内のＸ線収量を減少させることになる極めて高い
好ましくない亀裂をもたらす。
【０００６】上述した各種のしばしば生じる障害は耐久
時間を制限し、個々の場合にＸ線管回転陽極を早期に故
障させる。
時間を制限し、個々の場合にＸ線管回転陽極を早期に故
障させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の諸欠点を排除、又は著しく減少させることにある。特
に気孔率及び不純物（特に焦点軌道領域中の粒界におけ
る）を減少させることを課題とするものである。その
際、従来の製造法（粉末冶金法及びＣＶＤ又はＰＶＤ
法）は、その経済性及びそれによりもたらされる良好な
材料特性の故に保持されるべきである。
の諸欠点を排除、又は著しく減少させることにある。特
に気孔率及び不純物（特に焦点軌道領域中の粒界におけ
る）を減少させることを課題とするものである。その
際、従来の製造法（粉末冶金法及びＣＶＤ又はＰＶＤ
法）は、その経済性及びそれによりもたらされる良好な
材料特性の故に保持されるべきである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、Ｘ線管回転陽極の焦点軌道領域を１．５ｍｍ以下の
深度で局部的、表面的融解により後処理する方法によっ
て解決される。
ば、Ｘ線管回転陽極の焦点軌道領域を１．５ｍｍ以下の
深度で局部的、表面的融解により後処理する方法によっ
て解決される。
【０００９】
【作用効果】本発明による表面的融解による後処理は、
実際に選択された方法に相応して、Ｘ線管回転陽極の焦
点軌道領域の表面上へ高エネルギーの電子又は光子の集
束光線を作用させることによって、一定の作用深度まで
行われる。融解によってこの領域内には変化した金属組
織が形成され、気孔率及び不純物の量は、特に粒界範囲
において決定的に低下される。著しい部分的融解及び融
解後の極めて急激な冷却のために、通常の溶融冶金法と
は異なり、粒状組織は比較的微細なままに保持される。
達成可能な粒径は、粉末冶金法又は塗布法により製造さ
れた焦点軌道領域で一般的に得られるものに相当する。
実際に選択された方法に相応して、Ｘ線管回転陽極の焦
点軌道領域の表面上へ高エネルギーの電子又は光子の集
束光線を作用させることによって、一定の作用深度まで
行われる。融解によってこの領域内には変化した金属組
織が形成され、気孔率及び不純物の量は、特に粒界範囲
において決定的に低下される。著しい部分的融解及び融
解後の極めて急激な冷却のために、通常の溶融冶金法と
は異なり、粒状組織は比較的微細なままに保持される。
達成可能な粒径は、粉末冶金法又は塗布法により製造さ
れた焦点軌道領域で一般的に得られるものに相当する。
【００１０】融解は１回又は複数回連続して行うことが
でき、最終状態で得ることのできる焦点軌道領域の金属
構造に影響する。残留気孔を取り除くことにより、冒頭
に述べたＸ線管回転陽極を運転する際の従来の障害も消
滅する。
でき、最終状態で得ることのできる焦点軌道領域の金属
構造に影響する。残留気孔を取り除くことにより、冒頭
に述べたＸ線管回転陽極を運転する際の従来の障害も消
滅する。
【００１１】融解工程に対して適切な集光可能のエネル
ギー源としてはレーザ、粒子線、特に電子ビームを製造
する装置、並びに高集光可能の高出力灯を挙げることが
できる。個々の場合に選択されるエネルギー源にとって
放射されたエネルギー／熱の材料により制限される相転
移度は重要である。更に装置に対する費用及び工程処
理、例えば保護ガス下又は高真空中での処理も問題であ
る。０．３〜２０μｍ（＞８０％）のスペクトル領域に
おける電磁波に対する高溶融金属の高い反射能のため、
通常≧６０％の作用度を有する電子ビームを使用するこ
とが有利である。
ギー源としてはレーザ、粒子線、特に電子ビームを製造
する装置、並びに高集光可能の高出力灯を挙げることが
できる。個々の場合に選択されるエネルギー源にとって
放射されたエネルギー／熱の材料により制限される相転
移度は重要である。更に装置に対する費用及び工程処
理、例えば保護ガス下又は高真空中での処理も問題であ
る。０．３〜２０μｍ（＞８０％）のスペクトル領域に
おける電磁波に対する高溶融金属の高い反射能のため、
通常≧６０％の作用度を有する電子ビームを使用するこ
とが有利である。
【００１２】本発明方法により目的とされる融解深度
は、運転中に見込まれる焦点軌道領域の熱機械的負荷に
合わせて定めることができる。０．０５〜１．５ｍｍの
融解深度が有用であることが判明した。使用例の圧倒的
多数において、０．５〜０．８ｍｍの融解深度が最良の
費用／効果比を提供する。
は、運転中に見込まれる焦点軌道領域の熱機械的負荷に
合わせて定めることができる。０．０５〜１．５ｍｍの
融解深度が有用であることが判明した。使用例の圧倒的
多数において、０．５〜０．８ｍｍの融解深度が最良の
費用／効果比を提供する。
【００１３】融解及び迅速な冷却工程はそれぞれ工程処
理法に基づき非晶質であるか、極めて細粒で等方性であ
るか、細柱状又は粗結晶性の構造状態を生じる。その際
構造中に生じる応力はその後に行われる９００〜１６０
０℃の範囲での真空焼きなましにより排除することがで
きる。
理法に基づき非晶質であるか、極めて細粒で等方性であ
るか、細柱状又は粗結晶性の構造状態を生じる。その際
構造中に生じる応力はその後に行われる９００〜１６０
０℃の範囲での真空焼きなましにより排除することがで
きる。
【００１４】融解処理は焦点軌道領域内に僅かな粗表面
深度の極めて平滑な表面を生じる。それでもなおＸ線管
回転陽極の表面の平滑性に対する極めて高い要求がある
ため、融解処理後に表面を研磨することは一般に必要で
ある。
深度の極めて平滑な表面を生じる。それでもなおＸ線管
回転陽極の表面の平滑性に対する極めて高い要求がある
ため、融解処理後に表面を研磨することは一般に必要で
ある。
【００１５】
【実施例】本発明方法を実施例に基づき以下詳述する。
通常の粉末冶金法で製造された、タングステン−レニウ
ム焦点軌道領域を有する回転陽極本体を（その後の運転
中に於いてもそうであるように）回転可能の支承軸に取
り付け、高真空で排気可能のピストン内に装入する。そ
の際回転陽極の焦点軌道領域を集光する白熱放出陰極に
対して配置する。まず緩慢に回転する回転陽極を散光電
子ビームにより一様に約８００℃に上げる。その際回転
陽極を脱気する、すなわち異原子及び十分に粘着しない
物質粒子を表面から除去する。更に電子ビームを長さ２
０ｍｍ、幅２ｍｍのラインフォーカス並びに６ｋＷの出
力にまで上げ、毎分３〜６回転で回転する回転陽極を連
続して３回転して表面を溶融する。その際幅約１７ｍ
ｍ、平均深度０．７ｍｍの融解帯域が生じる。配列によ
ってその都度水平に存在する融解部は引続いての冷却時
に平滑に凝結し、その結果次の研磨により０．２〜０．
３ｍｍに切除した際にはすでに要求に適応した平滑な焦
点軌道被覆表面が得られる。
通常の粉末冶金法で製造された、タングステン−レニウ
ム焦点軌道領域を有する回転陽極本体を（その後の運転
中に於いてもそうであるように）回転可能の支承軸に取
り付け、高真空で排気可能のピストン内に装入する。そ
の際回転陽極の焦点軌道領域を集光する白熱放出陰極に
対して配置する。まず緩慢に回転する回転陽極を散光電
子ビームにより一様に約８００℃に上げる。その際回転
陽極を脱気する、すなわち異原子及び十分に粘着しない
物質粒子を表面から除去する。更に電子ビームを長さ２
０ｍｍ、幅２ｍｍのラインフォーカス並びに６ｋＷの出
力にまで上げ、毎分３〜６回転で回転する回転陽極を連
続して３回転して表面を溶融する。その際幅約１７ｍ
ｍ、平均深度０．７ｍｍの融解帯域が生じる。配列によ
ってその都度水平に存在する融解部は引続いての冷却時
に平滑に凝結し、その結果次の研磨により０．２〜０．
３ｍｍに切除した際にはすでに要求に適応した平滑な焦
点軌道被覆表面が得られる。
【００１６】この種の溶融された焦点軌道領域の構造は
平均直径１５０μｍの方向付けられた凝結結晶子を有す
る。これは決して気孔を示さず、個々の粒子又は結晶子
の優れた結合に対して確実に相互寄与する。
平均直径１５０μｍの方向付けられた凝結結晶子を有す
る。これは決して気孔を示さず、個々の粒子又は結晶子
の優れた結合に対して確実に相互寄与する。
【００１７】本発明により製造されたＸ線管回転陽極を
先行技術により製造された回転陽極と比較した。それぞ
れのＸ線管回転陽極の応力を後の運転中に完全にシミュ
レータで同じ状況を作ることのできるいわゆる管の試験
台中で両比較回転陽極を以下の応力サイクル、すなわち
電子ビーム出力：６０ｋＷ、焦点：１２×１．８ｍ
ｍ2 、照射サイクル：それぞれ０．１秒間中断（Ｘ線撮
影に相応して）しながら７×０．１秒間及び冷却５９秒
間で総撮影数１２００でテストした。このテスト終了後
両比較回転陽極をその表面的構造の変化に関して走査電
子顕微鏡で検査し、また表面粗面度に対する走査ピンに
よっても測定した。先行技術による回転陽極の場合平均
粗面深度Ｒａは５．５ｍｍであったが、本発明による回
転陽極は平均粗面深度Ｒａ＝３．５μｍを有していた。
本発明による回転陽極の材料疲労による粗面化は、先行
技術による回転陽極の場合よりも僅かであるばかりでな
く、全焦点軌道領域に対して一層均一であった。すなわ
ち本発明によるＸ線管回転陽極は先行技術による比較陽
極よりも一様であり、また僅かな亀裂幅を有する僅少な
緊密亀裂網目を示した。本発明による回転陽極は極めて
高い真空安定性を有する。これによりいわゆるウォーミ
ングアップ期間を明らかに短縮することができ、その間
に管中の回転陽極は電子ビームの下に、排出可能の残ガ
スを連続してポンプ排出しながら温められまた初めて運
転条件下にもたらされる。運転中の回転陽極の電気安定
性は申し分ない。テスト終了時に測定された各撮影のＸ
線投与量は、本発明で製造された回転陽極の場合先行技
術による比較陽極の場合よりも２０％高かった。Ｘ線管
回転陽極の寿命は前記の品質改良により比較陽極のそれ
よりも明らかに高かった。
先行技術により製造された回転陽極と比較した。それぞ
れのＸ線管回転陽極の応力を後の運転中に完全にシミュ
レータで同じ状況を作ることのできるいわゆる管の試験
台中で両比較回転陽極を以下の応力サイクル、すなわち
電子ビーム出力：６０ｋＷ、焦点：１２×１．８ｍ
ｍ2 、照射サイクル：それぞれ０．１秒間中断（Ｘ線撮
影に相応して）しながら７×０．１秒間及び冷却５９秒
間で総撮影数１２００でテストした。このテスト終了後
両比較回転陽極をその表面的構造の変化に関して走査電
子顕微鏡で検査し、また表面粗面度に対する走査ピンに
よっても測定した。先行技術による回転陽極の場合平均
粗面深度Ｒａは５．５ｍｍであったが、本発明による回
転陽極は平均粗面深度Ｒａ＝３．５μｍを有していた。
本発明による回転陽極の材料疲労による粗面化は、先行
技術による回転陽極の場合よりも僅かであるばかりでな
く、全焦点軌道領域に対して一層均一であった。すなわ
ち本発明によるＸ線管回転陽極は先行技術による比較陽
極よりも一様であり、また僅かな亀裂幅を有する僅少な
緊密亀裂網目を示した。本発明による回転陽極は極めて
高い真空安定性を有する。これによりいわゆるウォーミ
ングアップ期間を明らかに短縮することができ、その間
に管中の回転陽極は電子ビームの下に、排出可能の残ガ
スを連続してポンプ排出しながら温められまた初めて運
転条件下にもたらされる。運転中の回転陽極の電気安定
性は申し分ない。テスト終了時に測定された各撮影のＸ
線投与量は、本発明で製造された回転陽極の場合先行技
術による比較陽極の場合よりも２０％高かった。Ｘ線管
回転陽極の寿命は前記の品質改良により比較陽極のそれ
よりも明らかに高かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−10628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−141144（ＪＰ，Ａ) 西独国特許109768（ＤＥ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 9/14 H01J 35/10
Claims (9)
- 【請求項１】 高溶融金属からなる粉末冶金法又はＣＶ
Ｄ又はＰＶＤ法により製造されたリング状の焦点軌道領
域を有するＸ線管回転陽極を製造する方法において、焦
点軌道領域を１．５ｍｍ以下の深度で局部的表面的融解
により後処理することを特徴とするＸ線管回転陽極の製
造方法。 - 【請求項２】 融解を０．０５〜１．５ｍｍまでの深度
で行うことよりなる請求項１記載のＸ線管回転陽極の方
法。 - 【請求項３】 融解を０．５〜０．８ｍｍまでの深度で
行うことよりなる請求項１記載のＸ線管回転陽極の方
法。 - 【請求項４】 融解を集光された電子ビームにより行う
ことよりなる請求項１ないし３の１つに記載のＸ線管回
転陽極の方法。 - 【請求項５】 融解を集光されたレーザ光線により行う
ことよりなる請求項１ないし３の１つに記載のＸ線管回
転陽極の方法。 - 【請求項６】 溶解された領域の表面を機械的に研磨す
ることよりなる請求項１ないし５の１つに記載のＸ線管
回転陽極の方法。 - 【請求項７】 溶解された領域に付加的に白熱処理を施
すことよりなる請求項１ないし６の１つに記載のＸ線管
回転陽極の方法。 - 【請求項８】 焦点軌道領域の融解を１回又は数回繰り
返すことよりなる請求項１ないし７の１つに記載のＸ線
管回転陽極の方法。 - 【請求項９】 焦点軌道領域の材料がタングステン−レ
ニウム合金であることよりなる請求項１ないし８の１つ
に記載の方法により製造されるＸ線管回転陽極。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT947/91 | 1991-05-07 | ||
| AT0094791A AT397005B (de) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Verfahren zur herstellung einer röntgendrehanode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151891A JPH05151891A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3345439B2 true JP3345439B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=3503501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13969692A Ceased JP3345439B2 (ja) | 1991-05-07 | 1992-05-01 | Ｘ線管回転陽極の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0512633B1 (ja) |
| JP (1) | JP3345439B2 (ja) |
| AT (2) | AT397005B (ja) |
| DE (1) | DE59200292D1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008026910A1 (de) * | 2008-06-05 | 2009-12-10 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von reinem Ammoniumperrphenat |
| DE102012217194A1 (de) | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Herstellen eines Refraktärmetall-Bauteils |
| US11043352B1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | Varex Imaging Corporation | Aligned grain structure targets, systems, and methods of forming |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD109768A1 (ja) * | 1974-01-10 | 1974-11-12 | ||
| NL8300251A (nl) * | 1983-01-25 | 1984-08-16 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een draaianode voor roentgenbuizen en zo verkregen anode. |
-
1991
- 1991-05-07 AT AT0094791A patent/AT397005B/de not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-05-01 JP JP13969692A patent/JP3345439B2/ja not_active Ceased
- 1992-05-04 EP EP92201234A patent/EP0512633B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-04 DE DE59200292T patent/DE59200292D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-04 AT AT92201234T patent/ATE108948T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05151891A (ja) | 1993-06-18 |
| EP0512633A3 (en) | 1993-02-17 |
| EP0512633A2 (de) | 1992-11-11 |
| ATE108948T1 (de) | 1994-08-15 |
| AT397005B (de) | 1994-01-25 |
| EP0512633B1 (de) | 1994-07-20 |
| ATA94791A (de) | 1993-05-15 |
| DE59200292D1 (de) | 1994-08-25 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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