JP3481643B2 - 窓にベリリウム箔を用いた真空容器 - Google Patents
窓にベリリウム箔を用いた真空容器Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばＸ線管，Ｘ線
蛍光増倍管，Ｘ線比例計数管，Ｘ線リソグラフィ，Ｘ線
検出管等に使用して好適な窓にベリリウム箔を用いた真
空容器に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般にＸ線管，Ｘ線蛍光増倍管，Ｘ線比
例計数管，Ｘ線リソグラフィ，Ｘ線検出管等において
は、図３および図４に示すように真空容器11の開口部11
ａに、ベリリウム箔からなる窓12が保護リング13を介し
て気密接合され、入力窓あるいは出力窓として利用され
ている。尚、図中の14,15 はろう材である。この場合、
製造時の排気工程においては、３５０乃至５００℃の温
度雰囲気に晒されるために、ベリリウム箔と異種金属と
の接合は拡散接合法あるいはろう接法により高温に上げ
て接合している。 【０００３】ところで従来のＸ線管の窓12に使用するベ
リリウム箔は、インゴットを熱間で圧延するか、又はイ
ンゴットをある一定の厚さに蒸着し、これを熱間で圧延
して所望の厚さに仕上げていた。しかし、ベリリウムは
銅やアルミニウム等に比較し圧延性が悪く、物理的特性
に変動が非常に大きく、この変動幅を少なくすることは
困難である。これら物理的特性の変動が大きいベリリウ
ム箔を使用した場合、特にろう接法による接合時に、図
５に示すように窓12に亀裂16が入った。更に、Ｘ線管の
製造工程における排気時に、１気圧の差圧が窓12に加わ
ることにより、図６に示すように窓12が真空側に破損17
してしまう現象が生じていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ベリリウム箔が極薄化
し、特に１００μｍ以下になると、ベリリウム箔の単位
面積，単位厚さに対する強度は同じであっても、絶対的
な総合強度はベリリウム箔の厚さの減少に伴い低下す
る。 【０００５】しかしながら、Ｘ線管の窓12として使用す
る場合のベリリウム箔は、厚さの如何を問わず、真空気
密性を保つことは絶対条件であり、接合後、更にＸ線管
の製造時における排気工程における熱応力と管内を真空
雰囲気に保つことにより生じる１気圧の差圧に対し、亀
裂16や破損17を生じてはならない。ところが従来、拡散
接合法又はろう接法により１００μｍ以下のベリリウム
箔を接合した時に、前述したような現象が多く発生し、
品質が安定なベリリウム箔を得ることが出来なかった。 【０００６】これらの発生原因は、接合時にベリリウム
箔と、ベリリウム箔と接合する金属との熱膨脹係数の違
いにより、ベリリウム箔に引張り，あるいは圧縮，曲げ
応力が加わることによってベリリウム箔に亀裂が生じた
り、更に真空雰囲気を保つことにより、１気圧の差圧が
加わることによって接合部の境界面に剪断応力を生じ、
この応力に耐えられず、ベリリウム箔が破損してしまう
ものである。 【０００７】この時に使用したベリリウム箔の物理的特
性を、硬さと、ベリリウム箔に丸棒を押しベリリウム箔
が破壊した時の最大剪断荷重とを測定した結果、マイク
ロビッカ−ズ硬度で３２０乃至３４０、剪断応力は２．
３ｇ／μｍ／ｍｍ2 であった。そして、剪断応力測定後
のベリリウム箔の形状は、塑性変形があまり認められず
破壊していた。硬度を低くするために、ベリリウム箔を
真空中にて焼鈍し、硬度１４０，剪断応力３．２ｇ／μ
ｍ／ｍｍ2 のベリリウム箔を使用し、真空中にて拡散接
合法により鉄に接合したが、排気時にベリリウム箔が破
壊してしまった。 【０００８】即ち、前者の場合はベリリウム箔が圧延に
よる加圧歪みが大となり、従って、転位等の内部欠陥を
多く持つようになり、硬度は増すものの逆に変形能が低
下し内部欠陥を起点とし剪断応力が低下するものであ
る。又、後者の場合は、焼鈍によりベリリウム箔が２次
再結晶し、脆性遷移温度が上昇することによって硬度，
剪断応力が低下するものである。 【０００９】この発明は、以上のような不都合を解決す
るものであり、亀裂や破壊の発生を未然に防止して窓の
気密性を著しく向上した窓にベリリウム箔を用いた真空
容器を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この発明は、開口部に厚
さが１０乃至１００μｍの範囲のベリリウム箔からなる
窓が拡散接合又はろう接されてなる窓にベリリウム箔を
用いた真空容器において、上記ベリリウム箔の拡散接合
前又はろう接前のマイクロビッカ−ズ硬度が１５０乃至
３００の範囲に設定され、且つ上記ベリリウム箔の拡散
接合前又はろう接前の剪断応力が、該ベリリウム箔の単
位厚さ（μｍ）相当で (1) ７０μｍ未満のベリリウム箔では３．０ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、 (2) ７０μｍ以上のベリリウム箔では２．５ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、に設定されてなる窓にベリリウム箔を用い
た真空容器である。 【００１１】 【作用】この発明によれば、接合時及び排気時における
窓の亀裂や破壊の発生が未然に防止され、窓の気密性が
著しく向上する。 【００１２】 【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。 【００１３】この発明による窓にベリリウム箔を用いた
真空容器は、図１及び図２に示すように構成され、真空
容器１の開口部１ａに、厚さが１０乃至１００μｍの範
囲のベリリウム箔からなる窓２が保護リング３を介して
気密接合され、入力窓あるいは出力窓として利用されて
いる。尚、図中の符号４，５はろう材である。 【００１４】この場合、気密接合に当たり拡散接合法又
はろう接法が用いられるが、ベリリウム箔のマイクロビ
ッカ−ズ硬度が１５０乃至３００の範囲に設定され、且
つベリリウム箔の剪断応力が、ベリリウム箔の単位厚さ
（μｍ）相当で(1) ７０μｍ未満のベリリウム箔では
３．０ｇ／μｍ／ｍｍ2 以上、(2) ７０μｍ以上のベリ
リウム箔では２．５ｇ／μｍ／ｍｍ2 以上、に設定され
ている。次に、拡散接合法およびろう接法の両者につい
て、それぞれ具体的に製造方法的に述べることにする。 （拡散接合法の場合） 【００１５】図示のように、真空容器１の開口部１ａ
に、直径が１８ｍｍ，厚さが６０μｍのベリリウム箔か
らなる窓２が、保護リング３及びろう材４，５を介して
気密接合されている。この場合、厚さ６０μｍのベリリ
ウム箔を真空中にて８００℃で２０分間焼鈍し取出し
た。このベリリウム箔をマイクロビッカ−ズ硬度計にて
荷重２００ｇ、保持３０秒で測定した。又、剪断応力は
ゴム製の円形リングにてベリリウム箔を固定し、引張
り、圧縮試験機の圧縮用ロ−ドセルに固定した直径５ｍ
ｍのステンレス製の丸棒を１ｍｍ／秒の速度でベリリウ
ム箔に押し続け、この時、丸棒に加わる荷重を記録紙に
書かせる方式とした。 【００１６】このようにして測定したベリリウム箔は硬
度が２２０、剪断応力が４．５ｇ／μｍ／ｍｍ2 であっ
た。拡散接合は真空中で行ない、接合温度６００温度、
保持時間３０分、加圧力は２．５Ｋｇ／ｍｍ2 、ろう材
は銀ろう（Ａｇ６１％，Ｃｕ２４％，Ｉｎ１５％）であ
り、真空容器１および保護リング３はステンレス３０４
を用いた。 【００１７】こうして得られた窓２は、ベリリウム箔に
真空側に若干の凹面状になったものの亀裂は認められ
ず、排気時の１気圧の差圧に対しても破損はなく、真空
気密性も良好であった。 【００１８】尚、真空容器１および保護リング３はニッ
ケルめっきを施した鉄を用い、上記の条件のうち、加圧
力のみ３．５Ｋｇ／ｍｍ2 にして接合したが、ベリリウ
ム箔には変形は殆ど認められず、真空気密性も良好であ
った。 （ろう接法の場合） 【００１９】図示のように、真空容器１の開口部１ａ
に、直径が１８ｍｍ，厚さが８９μｍのベリリウム箔か
らなる窓２が、保護リング３及びろう材５を介して気密
接合されている。この場合、ろう材４は省略した方が良
い。そして、厚さ８９μｍのベリリウム箔を真空中にて
７５０℃で２０分間焼鈍し取出した。このベリリウム箔
を上記の拡散接合法の場合と同様に硬度，剪断応力を測
定したところ、各々、２２５と５．０ｇ／μｍ／ｍｍ2
であった。このベリリウム箔を用いて真空中にて昇温速
度２５℃、温度７７０℃、保持時間５分間、ろう材は拡
散接合法の場合と同様に銀ろうを用いてろう接を行なっ
た。尚、真空容器１および保護リング３はステンレス３
０４をニッケルめっきなしで用いた。 【００２０】こうして得られた窓２は、ベリリウム箔に
真空側に若干の凹面状の変形は認められるものの亀裂は
認められず、又、排気時の１気圧の差圧に対しても破損
は認められず、真空気密性も良好であった。 【００２１】 【発明の効果】この発明によれば、接合時の極薄ベリリ
ウム箔の亀裂、及び排気時の極薄ベリリウム箔の破損に
よる気密性の破壊が、拡散接合法又はろう接法に関係な
く、未然に防止することが出来る。その結果、接合部の
信頼性が向上する。
蛍光増倍管，Ｘ線比例計数管，Ｘ線リソグラフィ，Ｘ線
検出管等に使用して好適な窓にベリリウム箔を用いた真
空容器に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般にＸ線管，Ｘ線蛍光増倍管，Ｘ線比
例計数管，Ｘ線リソグラフィ，Ｘ線検出管等において
は、図３および図４に示すように真空容器11の開口部11
ａに、ベリリウム箔からなる窓12が保護リング13を介し
て気密接合され、入力窓あるいは出力窓として利用され
ている。尚、図中の14,15 はろう材である。この場合、
製造時の排気工程においては、３５０乃至５００℃の温
度雰囲気に晒されるために、ベリリウム箔と異種金属と
の接合は拡散接合法あるいはろう接法により高温に上げ
て接合している。 【０００３】ところで従来のＸ線管の窓12に使用するベ
リリウム箔は、インゴットを熱間で圧延するか、又はイ
ンゴットをある一定の厚さに蒸着し、これを熱間で圧延
して所望の厚さに仕上げていた。しかし、ベリリウムは
銅やアルミニウム等に比較し圧延性が悪く、物理的特性
に変動が非常に大きく、この変動幅を少なくすることは
困難である。これら物理的特性の変動が大きいベリリウ
ム箔を使用した場合、特にろう接法による接合時に、図
５に示すように窓12に亀裂16が入った。更に、Ｘ線管の
製造工程における排気時に、１気圧の差圧が窓12に加わ
ることにより、図６に示すように窓12が真空側に破損17
してしまう現象が生じていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ベリリウム箔が極薄化
し、特に１００μｍ以下になると、ベリリウム箔の単位
面積，単位厚さに対する強度は同じであっても、絶対的
な総合強度はベリリウム箔の厚さの減少に伴い低下す
る。 【０００５】しかしながら、Ｘ線管の窓12として使用す
る場合のベリリウム箔は、厚さの如何を問わず、真空気
密性を保つことは絶対条件であり、接合後、更にＸ線管
の製造時における排気工程における熱応力と管内を真空
雰囲気に保つことにより生じる１気圧の差圧に対し、亀
裂16や破損17を生じてはならない。ところが従来、拡散
接合法又はろう接法により１００μｍ以下のベリリウム
箔を接合した時に、前述したような現象が多く発生し、
品質が安定なベリリウム箔を得ることが出来なかった。 【０００６】これらの発生原因は、接合時にベリリウム
箔と、ベリリウム箔と接合する金属との熱膨脹係数の違
いにより、ベリリウム箔に引張り，あるいは圧縮，曲げ
応力が加わることによってベリリウム箔に亀裂が生じた
り、更に真空雰囲気を保つことにより、１気圧の差圧が
加わることによって接合部の境界面に剪断応力を生じ、
この応力に耐えられず、ベリリウム箔が破損してしまう
ものである。 【０００７】この時に使用したベリリウム箔の物理的特
性を、硬さと、ベリリウム箔に丸棒を押しベリリウム箔
が破壊した時の最大剪断荷重とを測定した結果、マイク
ロビッカ−ズ硬度で３２０乃至３４０、剪断応力は２．
３ｇ／μｍ／ｍｍ2 であった。そして、剪断応力測定後
のベリリウム箔の形状は、塑性変形があまり認められず
破壊していた。硬度を低くするために、ベリリウム箔を
真空中にて焼鈍し、硬度１４０，剪断応力３．２ｇ／μ
ｍ／ｍｍ2 のベリリウム箔を使用し、真空中にて拡散接
合法により鉄に接合したが、排気時にベリリウム箔が破
壊してしまった。 【０００８】即ち、前者の場合はベリリウム箔が圧延に
よる加圧歪みが大となり、従って、転位等の内部欠陥を
多く持つようになり、硬度は増すものの逆に変形能が低
下し内部欠陥を起点とし剪断応力が低下するものであ
る。又、後者の場合は、焼鈍によりベリリウム箔が２次
再結晶し、脆性遷移温度が上昇することによって硬度，
剪断応力が低下するものである。 【０００９】この発明は、以上のような不都合を解決す
るものであり、亀裂や破壊の発生を未然に防止して窓の
気密性を著しく向上した窓にベリリウム箔を用いた真空
容器を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この発明は、開口部に厚
さが１０乃至１００μｍの範囲のベリリウム箔からなる
窓が拡散接合又はろう接されてなる窓にベリリウム箔を
用いた真空容器において、上記ベリリウム箔の拡散接合
前又はろう接前のマイクロビッカ−ズ硬度が１５０乃至
３００の範囲に設定され、且つ上記ベリリウム箔の拡散
接合前又はろう接前の剪断応力が、該ベリリウム箔の単
位厚さ（μｍ）相当で (1) ７０μｍ未満のベリリウム箔では３．０ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、 (2) ７０μｍ以上のベリリウム箔では２．５ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、に設定されてなる窓にベリリウム箔を用い
た真空容器である。 【００１１】 【作用】この発明によれば、接合時及び排気時における
窓の亀裂や破壊の発生が未然に防止され、窓の気密性が
著しく向上する。 【００１２】 【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。 【００１３】この発明による窓にベリリウム箔を用いた
真空容器は、図１及び図２に示すように構成され、真空
容器１の開口部１ａに、厚さが１０乃至１００μｍの範
囲のベリリウム箔からなる窓２が保護リング３を介して
気密接合され、入力窓あるいは出力窓として利用されて
いる。尚、図中の符号４，５はろう材である。 【００１４】この場合、気密接合に当たり拡散接合法又
はろう接法が用いられるが、ベリリウム箔のマイクロビ
ッカ−ズ硬度が１５０乃至３００の範囲に設定され、且
つベリリウム箔の剪断応力が、ベリリウム箔の単位厚さ
（μｍ）相当で(1) ７０μｍ未満のベリリウム箔では
３．０ｇ／μｍ／ｍｍ2 以上、(2) ７０μｍ以上のベリ
リウム箔では２．５ｇ／μｍ／ｍｍ2 以上、に設定され
ている。次に、拡散接合法およびろう接法の両者につい
て、それぞれ具体的に製造方法的に述べることにする。 （拡散接合法の場合） 【００１５】図示のように、真空容器１の開口部１ａ
に、直径が１８ｍｍ，厚さが６０μｍのベリリウム箔か
らなる窓２が、保護リング３及びろう材４，５を介して
気密接合されている。この場合、厚さ６０μｍのベリリ
ウム箔を真空中にて８００℃で２０分間焼鈍し取出し
た。このベリリウム箔をマイクロビッカ−ズ硬度計にて
荷重２００ｇ、保持３０秒で測定した。又、剪断応力は
ゴム製の円形リングにてベリリウム箔を固定し、引張
り、圧縮試験機の圧縮用ロ−ドセルに固定した直径５ｍ
ｍのステンレス製の丸棒を１ｍｍ／秒の速度でベリリウ
ム箔に押し続け、この時、丸棒に加わる荷重を記録紙に
書かせる方式とした。 【００１６】このようにして測定したベリリウム箔は硬
度が２２０、剪断応力が４．５ｇ／μｍ／ｍｍ2 であっ
た。拡散接合は真空中で行ない、接合温度６００温度、
保持時間３０分、加圧力は２．５Ｋｇ／ｍｍ2 、ろう材
は銀ろう（Ａｇ６１％，Ｃｕ２４％，Ｉｎ１５％）であ
り、真空容器１および保護リング３はステンレス３０４
を用いた。 【００１７】こうして得られた窓２は、ベリリウム箔に
真空側に若干の凹面状になったものの亀裂は認められ
ず、排気時の１気圧の差圧に対しても破損はなく、真空
気密性も良好であった。 【００１８】尚、真空容器１および保護リング３はニッ
ケルめっきを施した鉄を用い、上記の条件のうち、加圧
力のみ３．５Ｋｇ／ｍｍ2 にして接合したが、ベリリウ
ム箔には変形は殆ど認められず、真空気密性も良好であ
った。 （ろう接法の場合） 【００１９】図示のように、真空容器１の開口部１ａ
に、直径が１８ｍｍ，厚さが８９μｍのベリリウム箔か
らなる窓２が、保護リング３及びろう材５を介して気密
接合されている。この場合、ろう材４は省略した方が良
い。そして、厚さ８９μｍのベリリウム箔を真空中にて
７５０℃で２０分間焼鈍し取出した。このベリリウム箔
を上記の拡散接合法の場合と同様に硬度，剪断応力を測
定したところ、各々、２２５と５．０ｇ／μｍ／ｍｍ2
であった。このベリリウム箔を用いて真空中にて昇温速
度２５℃、温度７７０℃、保持時間５分間、ろう材は拡
散接合法の場合と同様に銀ろうを用いてろう接を行なっ
た。尚、真空容器１および保護リング３はステンレス３
０４をニッケルめっきなしで用いた。 【００２０】こうして得られた窓２は、ベリリウム箔に
真空側に若干の凹面状の変形は認められるものの亀裂は
認められず、又、排気時の１気圧の差圧に対しても破損
は認められず、真空気密性も良好であった。 【００２１】 【発明の効果】この発明によれば、接合時の極薄ベリリ
ウム箔の亀裂、及び排気時の極薄ベリリウム箔の破損に
よる気密性の破壊が、拡散接合法又はろう接法に関係な
く、未然に防止することが出来る。その結果、接合部の
信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る窓にベリリウム箔を
用いた真空容器を示す断面図。 【図２】図１の平面図。 【図３】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器を示
す断面図。 【図４】図３の平面図。 【図５】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器の欠
点を示す平面図。 【図６】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器の他
の欠点を示す平面図。 【符号の説明】 １…真空容器、１ａ…真空容器の開口部、２…窓、３…
保護リング、４，５…ろう材。
用いた真空容器を示す断面図。 【図２】図１の平面図。 【図３】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器を示
す断面図。 【図４】図３の平面図。 【図５】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器の欠
点を示す平面図。 【図６】従来の窓にベリリウム箔を用いた真空容器の他
の欠点を示す平面図。 【符号の説明】 １…真空容器、１ａ…真空容器の開口部、２…窓、３…
保護リング、４，５…ろう材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 35/18
G01T 7/00
G21K 5/00
H01J 43/28
H01J 17/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 開口部に厚さが１０乃至１００μｍの範
囲のベリリウム箔からなる窓が拡散接合又はろう接され
てなる窓にベリリウム箔を用いた真空容器において、 上記ベリリウム箔の拡散接合前又はろう接前のマイクロ
ビッカ−ズ硬度が１５０乃至３００の範囲に設定され、
且つ上記ベリリウム箔の拡散接合前又はろう接前の剪断
応力が、該ベリリウム箔の単位厚さ（μｍ）相当で (1) ７０μｍ未満のベリリウム箔では３．０ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、 (2) ７０μｍ以上のベリリウム箔では２．５ｇ／μｍ／
ｍｍ２以上、に設定されてなることを特徴とする窓にベ
リリウム箔を用いた真空容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390193A JP3481643B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 窓にベリリウム箔を用いた真空容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4390193A JP3481643B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 窓にベリリウム箔を用いた真空容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260121A JPH06260121A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3481643B2 true JP3481643B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=12676618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4390193A Expired - Lifetime JP3481643B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 窓にベリリウム箔を用いた真空容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481643B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3376021A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-19 | Ricoh Company Ltd. | Laser device and internal combustion engine |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4601939B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2010-12-22 | 株式会社東芝 | 電子管の気密接合構造 |
| JP2010027618A (ja) * | 2009-10-02 | 2010-02-04 | Toshiba Corp | 電子管の気密接合構造 |
| JP5456541B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-04-02 | 日本碍子株式会社 | 超薄膜ベリリウム箔及びその製造方法 |
| US8406378B2 (en) | 2010-08-25 | 2013-03-26 | Gamc Biotech Development Co., Ltd. | Thick targets for transmission x-ray tubes |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP4390193A patent/JP3481643B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3376021A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-19 | Ricoh Company Ltd. | Laser device and internal combustion engine |
| US10559942B2 (en) | 2017-03-16 | 2020-02-11 | Ricoh Company, Ltd. | Laser device and internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06260121A (ja) | 1994-09-16 |
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