JP3668498B2

JP3668498B2 - Ｘ線イメージ管、およびこれに使用するｘ線イメージ管用アルミニウム合金材の製造方法

Info

Publication number: JP3668498B2
Application number: JP07163793A
Authority: JP
Inventors: 宏久保; 篤也吉田; 宏樹田中; 信土田
Original assignee: Toshiba Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JPH0644925A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低エネルギーＸ線の撮影に好適なＸ線イメージ管、およびこのＸ線イメージ管に使用するアルミニウム合金材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線イメージ管は、Ｘ線診断装置などにおいて被写体のＸ線透過像を得るために使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線イメージ管の入力窓を構成する材質としては、当然のことながらＸ線をよく透過すること、および、Ｘ線の散乱の少ないことが要求される。
【０００４】
また、Ｘ線イメージ管は内部が真空のため、入力窓もそれに耐える強度が要求される。更にコスト的にも、Ｘ線イメージ管を構成する他の部品とのバランスが求められる。
【０００５】
このような条件を満たす入力窓の材質としては、これまでアルミニウムやチタニウムが用いられている。
【０００６】
ところでＸ線イメージ管は、現在、医療診断や工業用（例えば非破壊検査）などの分野で広く利用されている。Ｘ線イメージ管は動きのあるＸ線の像をリアルタイムで可視光の像に変換できること、被曝線量がフイルムを使用したシステムと比較して低減できることなど優れた特徴があり、その応用範囲も広範になっている。
【０００７】
また医療診断の分野では、近年、乳ガンの診断にＸ線イメージ管を使用することが検討されている。乳ガンの診断は軟組織の検査であるため、比較的低いエネルギーのＸ線、例えば約２０ＫＶから４０ＫＶのＸ線管電圧によって発生したＸ線が使用される。
【０００８】
工業用（例えば非破壊検査）の分野でも、紙や樹脂でできた製品の検査にやはり低いエネルギーのＸ線の使用が検討されている。
【０００９】
低いエネルギーのＸ線を使用するとき、Ｘ線イメージ管を構成する入力窓のＸ線に対する透過率が問題となる。
【００１０】
Ｘ線に対する透過率は、入力窓の材質や厚さ、そしてＸ線のエネルギーによって決定される。Ｘ線のエネルギーが高いほど透過率は高くなり、窓の厚さが小さいほど透過率は高い。また一般に原子番号の小さい元素ほど透過率は高くなる。ところで、Ｘ線イメージ管の入力窓として使用されているアルミニウムやチタニウムのＸ線の透過率は、図８に示すような値である。図８において、縦軸はＸ線透過率（単位は％）、横軸はＸ線エネルギー（単位はＫＶ）をそれぞれ示し、点線ａがアルミニウム（厚さ１ｍｍ）、実線ｂがチタニウム（厚さ２５０μｍ）の場合を示している。
【００１１】
入力窓の材料としてチタニウムを使用する場合、実用上十分なＸ線の透過率を得るためには、厚さは２５０μｍ程度に抑える必要がある。この程度の薄い材料は、管内が真空であるため大気圧との差により、完成後のＸ線イメージ管の入力窓部は凹形の外観構造を有している。また、チタニウム製の入力窓をＸ線イメージ管に組み込む際は、入力窓とステンレス製のリングとをスポット溶接などで接合する。このステンレス製のリングは、さらにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製リングと溶接され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製リングは、外囲器の一部であるガラス容器と接合される。
【００１２】
一方、入力窓の材料としてアルミニウムを使用する場合、入力窓はステンレス製のリングと、一定の温度、一定の圧力の下で溶接される。しかし、アルミニウムは機械的な強度がチタニウムより弱いため、厚さは約１ｍｍに、また大気圧に耐えるように入力窓の外面は凸形の構造にしている。
【００１３】
図８に示すように、２０ＫｅＶ〜４０ＫｅＶ程度の低いエネルギーのＸ線に対してはアルミニウムの方が透過率は高い。したがって、Ｘ線のエネルギーが低い場合は、入力窓の材料としてはチタニウムよりアルミニウムの方が適している。
【００１４】
ところで、アルミニウム材料には、そこに含まれる不純物の種類や量、さらにその処理条件によって、いろいろな種類があり、また機械的、熱的特性も異なっている。
【００１５】
アルミハンドブックなどの文献によるとアルミニウムの材料は次のように分類される。なお型名Ａ．Ａ．は、ＴｈｅＡｌｕｍｉｎｉｕｍＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．にて制定されたものを指している。
【００１６】
Ａ．Ａ．１０００番系：純アルミ。純度が９９％以上のアルミ。
【００１７】
加工性、耐蝕性、溶接性に優れているが、強度が低い。
【００１８】
Ａ．Ａ．２０００番系：Ａｌ- Ｃｕ系合金。ジュラルミン。
【００１９】
強度は高いが耐蝕性に劣る。
【００２０】
Ａ．Ａ．３０００番系：Ａｌ- Ｍｎ系合金。
【００２１】
１０００番系に対しＭｎを添加し強度を少し増加させた。
【００２２】
Ａ．Ａ．４０００番系：Ａｌ- Ｓｉ系合金。
【００２３】
Ｓｉの添加によって耐磨耗性、耐熱性を向上させた。
Ａ．Ａ．５０００番系：Ａｌ- Ｍｇ系合金。
【００２４】
強度が高い。
【００２５】
Ａ．Ａ．６０００番系：Ａｌ- Ｍｇ- Ｓｉ系合金。
【００２６】
強度、耐蝕性とも良好。
【００２７】
Ａ．Ａ．７０００番系：Ａｌ- Ｚｎ- Ｍｇ系合金。
【００２８】
アルミ合金ではもっとも強度が高いが、加工性に劣る。
【００２９】
ここで、Ｘ線イメージ管の入力窓を構成する材質に必要な条件として、以下のものが挙げられる。
【００３０】
（ａ）大気圧に耐える強度を有すること。
【００３１】
（ｂ）大気圧に耐える強度は室温だけでなく、Ｘ線イメージ管の製造工程の一つである排気工程におけるベーキング温度（２００℃〜４００℃）でも大気圧に耐える強度を有すること。
【００３２】
（ｃ）十分な耐蝕性を有すること。
【００３３】
（ｄ）入力窓を凸形にするため加工性がよいこと。
【００３４】
このような条件を満たすアルミニウム材料は、Ａ．Ａ．５０００番系か６０００番系であり、これらの材料が実際に使用されている。
【００３５】
入力窓は、前述したようにＸ線イメージ管の製造工程の中でステンレス製のリングと接合される。
【００３６】
この場合、入力窓を構成するアルミニウム材とステンレス製のリングとを４００℃以上の温度で、圧力をかけて接合する。この接合は、高い温度と圧力のもとで、アルミニウム材とステンレスの分子が相互に相手の中に拡散することによって行われる。このとき、アルミニウム材の温度が高いため、アルミニウム材の内部で変化が生じる。例えばＡ．Ａ．６０００番系のアルミニウム材の場合、接合する際の高温状態から温度が下降する過程、そして、２５０℃付近でのベーキング過程でＭｇ_２Ｓｉ系の析出物が生じる。
【００３７】
この状態を図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００３８】
アルミニウムを高温に保持すると、通常、図９（ａ）に示すようにＡｌ結晶粒が粗大化して粗粒２１となり、高温からの冷却途中において（特にＡ．Ａ．６０００番系では）、図９（ｂ）に示すように、結晶粒界にＭｇ_２Ｓｉ相２２が析出する。このＭｇ_２Ｓｉ相２２の析出物はＸ線の透過率がアルミニウムと異なる。析出物とアルミニウムとのＸ線の透過率の相違は、Ｘ線のエネルギーが５０ＫＶ以上の場合は、その差が小さく問題にならない。
【００３９】
しかし、両者のＸ線の透過率の差は、Ｘ線のエネルギーが３０ＫＶ以下になると大きくなる。その結果、均一なＸ線が入力窓に入射しても析出物のあるところとないところでＸ線を透過する量が異なる。
【００４０】
したがって、析出物が生じたアルミニウム材を加工して入力窓にすると、析出物の存在が原因となって、Ｘ線イメージ管で生成する可視光の像に析出物の分布に応じた斑（むら）が発生する。
【００４１】
また、Ａ．Ａ．５０００番系のアルミニウム材においては、高温状態でアルミニウムの再結晶が起こり、アルミニウム材の内部でアルミニウムの粗大結晶粒が生じる。アルミニウムの粗大結晶粒はその周辺のアルミニウムと結晶の方位が異なる。
【００４２】
したがって、Ｘ線の入射方向によってＸ線の回折条件が相違し、Ｘ線の透過率に差が生じる。この場合もＸ線のエネルギーが小さくなると、粗大結晶粒がある部分とない部分とで、６０００番系のアルミニウム材の場合と同様にＸ線の透過率に大きな差が生じる。
【００４３】
ここでアルミニウムの厚さをｔ_１とすると、Ｘ線の透過率Ｔ_１は、
Ｔ_１＝ｅｘｐ（ーμｔ_１）
で表わせる。
【００４４】
またアルミの厚さをｔ_２とすると、Ｘ線の透過率Ｔ_２は、
Ｔ_２＝ｅｘｐ（ーμｔ_２）
となる。
【００４５】
したがって両者の透過率の比は、Ｔ_１／Ｔ_２＝ｅｘｐ［μ（ｔ_２ーｔ_１）］となる。
【００４６】
ここでμは、Ｘ線のエネルギーに対応した透過係数である。
【００４７】
なおｔ_２＞ｔ_１とすると、μ（ｔ_２ーｔ_１）は正となり、Ｔ_１／Ｔ_２＞１となる。またμはＸ線のエネルギーが小さいと大きくなるので、Ｔ_１／Ｔ_２はＸ線のエネルギーが小さくなると大きくなる。即ち、Ｘ線のエネルギーが小さいほど透過率の差が大きくなり、このことがＸ線イメージ管で生成される可視光の像に斑（むら）を発生するものと考えられる。
【００４８】
近年は画像処理装置が広く使用され、その際、わずかなＸ線の透過率の差も強調されたものになる。
【００４９】
そのため、上述のように析出物や粗大結晶粒に起因すると考えられる生成画像の斑（むら）は、今後、より大きな障害となる可能性が高い。
【００５０】
本発明の目的は、低いエネルギーのＸ線を用いても、斑（むら）のない良好な画像を得ることができるＸ線イメージ管、およびこれに使用するアルミニウム合金材とその製造方法を提供することにある。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸ線イメージ管は、アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、およびこの基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭｇ、および０．０１〜０．５重量％のＺｒを含んでいる。
【００５２】
また、前記アルミニウム基合金は、４〜５重量％のＭｇおよび０．０５〜０．２重量％のＺｒを含んでいる。
【００５３】
また、前記アルミニウム基合金は、０．１〜１重量％のＭｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少なくとも１種を更に含んでいる。
【００５４】
また、前記アルミニウム基合金は、平均直径０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を５個／μｍ^３以上含んでいる。
【００５５】
また、本発明のＸ線イメージ管は、アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、およびこの基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭｇ、および、０．０１〜０．５重量％のＺｒ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、０．０５〜０．２重量％のＳｉ、０．１〜１重量％のＭｎを含んでいる。
【００５６】
また、本発明のＸ線イメージ管に使用されるアルミニウム合金材は、３〜６重量％のＭｇおよび０．０１〜０．５重量％のＺｒを含み、残部は不純物からなり、不純物のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．２重量％で、Ｘ線透過量が実質的に均一である。
【００５７】
また、前記アルミニウム合金材は、０．１〜１重量％のＭｎ、および、０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた少なくとも１種を含んでいる。
【００５８】
また、前記アルミニウム合金材は、平均直径が０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を、５個／μｍ^３以上含んでいる。
【００５９】
また、前記アルミニウム合金材の製造方法は、３〜６重量％のＭｇおよび０．０１〜０．５重量％のＺｒを含み、あるいは、更に０．１〜１重量％のＭｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少なくとも１種を含み、残部はＡｌと不純物とからなり、不純物のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．２重量％であるアルミニウム合金鋳塊を、４００〜５３０℃で１〜２０時間の均質化処理を施し、常法で熱間圧延を行い、その後、冷間圧延を行いまたは行わずに、再結晶をさせるための熱処理をし、加工度１０％以上の最終冷間圧延を行うことを特徴としている。
【００６０】
【作用】
本発明のＸ線イメージ管では、入力窓の材質として、３〜６重量％、好ましくは４〜５重量％のＭｇ、および０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％のＺｒを含むアルミニウム基合金を使用する。
【００６１】
Ｍｇは、本発明に使用されるアルミニウム基合金の最も基本的な添加元素で、強度の増加に寄与する役割を果たす。Ｍｇの添加量が３重量％未満では、２５０℃における材料強度が１２０ＭＰａ以下となり、入力窓の厚みを０．８ｍｍ以下とするために必要な強度が得られない。Ｍｇの添加量が６重量％を越えると、熱間圧延時にアルミニウム基合金が割れやすくなり、工業化が困難である。
【００６２】
Ｚｒは、アルミニウム基合金の均質化処理時に、Ａｌ_３Ｚｒ相として均一かつ微細に析出し、拡散接合時の高温保持中に結晶粒が粗大化することを抑制する役割を果たす。Ｚｒの添加量が０．０１重量％未満では、このような役割を果たすことができない。Ｚｒの添加量が０．５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｚｒ相の粗大化合物を形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した場合に、得られる可視光線に濃淡むらが生じる。この濃淡むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。
【００６３】
本発明に使用されるアルミニウム基合金は、添加成分として、更にＭｎ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｔｉの１種または２種以上を含有してもよい。
【００６４】
Ｍｎは、Ｍｇと同様に強度の増加に寄与する。また、Ｚｒと同様に、拡散接合時の高温状態で結晶粒が粗大化することを抑制する効果も有する。ＭｎをＺｒと併用することにより、Ｚｒだけの場合よりも、一層、結晶粒の粗大化を抑制できる。Ｍｎの添加量は、０．１〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．６重量％である。０．１重量％未満では、その効果を発揮することができず、１．０重量％を越えると、熱間圧延時にアルミニウム基合金が割れやすくなり、工業化が困難である。また、１．０重量％を越えると、造塊時に不純物であるＦｅと結合して、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の粗大化合物が形成されやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した際に、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。
【００６５】
Ｃｒは、Ｚｒと同様、アルミニウム基合金の均質化処理時に、Ａｌ_７Ｃｒ相として均一かつ微細に析出し、拡散接合時の高温状態で結晶粒の粗大化を抑制する効果を有する。ただし、Ａｌ_７Ｃｒ相はＡｌ_３Ｚｒ相よりも粗大化しやすい。Ｃｒの添加量は、０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％である。０．０１重量％未満では、その効果を発揮することができず、０．５重量％を越えると、Ａｌ_７Ｃｒ相の粗大化合物を形成しやすくなる。したがって、Ｘ線イメージ管に使用すると、得られる可視光像に濃淡むらが生じ、この濃淡むらを、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。
【００６６】
Ｓｃは、Ｚｒ、Ｃｒと同様、アルミニウム基合金の均質化処理時に、Ａｌ_３Ｓｃ相として均一かつ微細に析出し、拡散接合時の高温状態で結晶粒の粗大化を抑制する。Ｓｃの添加量は、０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％である。０．０１重量％未満では、その効果を発揮することができず、０．５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｓｃ相の粗大化合物を形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した場合、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。また、Ｓｃは高価なため、０．５重量％を越えると製造コストが高くなる。
【００６７】
Ｔｉは、鋳塊組織における結晶粒を微細にする効果がある。また、熱間圧延時に結晶粒径を均一にする効果もある。Ｔｉの添加量は、０．０１〜０．０５重量％、好ましくは０．０１〜０．０３重量％である。０．０１重量％未満では、その効果を発揮することができず、０．０５重量％を越えると、Ａｌ_３Ｔｉ相の粗大化合物を形成しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用した場合、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。この濃淡むらは、被写体の欠陥と見誤る恐れがある。
【００６８】
本発明に使用されるアルミニウム基合金は、０．１〜０．４重量％のＦｅ、０．０５〜０．２重量％のＳｉを含有してもよい。これらＦｅ、Ｓｉは、通常、アルミニウム地金中に含まれる不純物である。Ｆｅが０．４重量％を越えると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の粗大化合物が形成されやすくなり、好ましくない。Ｆｅの量は少ない方がよいが、そのためにはＡｌ地金の純度を上げなければならず、製造コストが上昇する。したがって０．１重量％が下限である。
【００６９】
Ｓｉが０．２重量％を越えると、Ｍｇ_２Ｓｉ相が不均一に析出しやすくなり、Ｘ線イメージ管に使用したとき、得られる可視光像に濃淡むらが生じる。Ｆｅの場合と同様、Ｓｉの量は少ない方がよいが、そのためにはＡｌ地金の純度を上げなければならず、製造コストが上昇する。したがって０．１重量％が下限である。
【００７０】
本発明のＸ線イメージ管の入力窓を構成するアルミニウム基合金は、通常、均質化処理が施される。均質化処理は、遷移元素系金属間化合物（Ａｌ_３Ｚｒ、Ａｌ_７Ｃｒ、Ａｌ_３Ｓｃ）の分散状態を制御するために行われる。
【００７１】
均質化処理の温度は、４００〜５３０℃が好ましい。４００℃未満では、上記金属間化合物の析出速度が遅くなり、目標とする分散状態に達するまでに長時間を要し、工業的に不利である。５３０℃を越えると、上記金属間化合物が粗大化しやすくなり、Ａｌ結晶粒の粗大化を抑制する効果が低下し、また、Ｍｇ濃度が高い場合は、均質化処理の際に共晶融解が発生し、熱間圧延時に割れやすくなり、好ましくない。
【００７２】
均質化処理の温度が４００〜５３０℃の範囲である場合は、保持時間は１〜２０時間が好ましい。保持時間が１時間未満では、遷移元素系金属間化合物の分散状態を所望の状態にすることができず、拡散接合時に、Ａｌ結晶粒の粗大化の抑制が困難となる。保持時間が２０時間を越えると、工業的に不利であるだけでなく、上記金属間化合物の粗大化を招き、好ましくない。
【００７３】
遷移元素系金属間化合物の分散状態は、均質化処理の条件によって制御される。拡散接合時（５３０℃以下で１時間以内の熱処理）に、Ａｌ結晶粒の粗大化を抑制するには、０．０１〜０．０５μｍのサイズの化合物が１μｍ^３当たり５個以上あればよい。５個未満の場合には、拡散接合時にＡｌの結晶粒径が１００μｍ以上となってしまい、Ｘ線イメージ管に使用した場合に、得られる可視光像に濃淡むらが生じやすい。
【００７４】
本発明に使用されるアルミニウム基合金の結晶粒径は、１００μｍを越えると、可視光像に濃淡むらが生じやすくなり、好ましくない。結晶粒径が３０μｍ以下であれば、このような問題は全く生じない。
【００７５】
【実施例】
以下、図１を参照して、本発明のＸ線イメージ管を使用するＸ線診断装置について説明する。
【００７６】
図１において、Ｘ線管１から放射されるＸ線２は被写体３を透過する。被写体３を透過したＸ線２は、Ｘ線イメージ管を構成する外囲器の入力窓４を通して入力基板５に入射する。なおＸ線イメージ管の入力窓４は金属製であり、また、入力基板５の上には、Ｘ線を光に変換する入力蛍光体層６と、光を電子に変換する光電面７とが構成されている。
【００７７】
光電面７から放射された電子は、電極８により形成される電子レンズによって加速、集束され、出力蛍光体層９に達する。そして、出力蛍光体層９において可視光に変換される。この可視光をフイルムやＴＶカメラなどで撮影し、Ｘ線診断が行われる。
【００７８】
図２は、Ｘ線イメージ管の入力窓の部分を抜き出して示したもので、参照符号１０はＸ線イメージ管の入力窓を示し、ステンレス製のリング１１に接合されている。
【００７９】
ここで入力窓１０の材料として、Ａ．Ａ．５０００番のグループのＡｌ- Ｍｇ系合金中に重量比で０．１５重量％のＣｒ、および０．１５％のＺｒを添加したアルミニウム基合金を用いている。このアルミニウム基合金からなるアルミニウム材は、予め２０％程度引き伸ばした平板なものが用いられ、図のように凸形に加工される。
【００８０】
アルミニウム材が、０．１５重量％のＣｒ、および０．１５重量％のＺｒを含むため、これら含有物による析出物が材料の中に分散する。これら含有物による析出物は、アルミニウム材の入力窓がステンレス製のリングと接合されるときに、４００〜５００℃の高温状態にさらされるが、そのとき、アルミニウム材の内部に発生するアルミニウム結晶の粗大粒化を抑えるように作用する。したがって、このアルミニウム材を入力窓に使用しても、アルミニウムの粗大結晶粒の成長が抑えられ、Ｘ線の透過率に不均一さが生じない。
【００８１】
この状態を図９（ｂ）を参照して説明する。Ａｌ−Ｍｇ系合金にＺｒ等を添加すると、高温状態でも、Ａｌ_３Ｚｒの微細析出物２３によってＡｌ結晶粒２１の粗大化が抑制される。このため、斑（むら）が生じにくくなる。
【００８２】
この理由を図３を参照して説明する。
【００８３】
図３は、縦軸（左）をＡｌ結晶粒の粗大化、縦軸（右）を金属間化合物の粗大化とした場合の相関を示すグラフである。
【００８４】
このグラフから明らかなように、Ａｌ結晶粒の粗大化しやすさ（実線）は、Ｚｒ添加量（重量％）が０．０１％未満で大きくなり、溶接時などＡｌ結晶粒が粗大化しやすくなる。
【００８５】
一方、アルミニウム材中のＺｒ添加量（重量％）が０．５％を越えると、Ａｌ_３Ｚｒ相などの金属間化合物の粗大化が大きくなり好ましくない。
【００８６】
また、アルミ材をＸ線イメージ管の入力窓として加工する工程で、大気圧に耐える構造となるように、アルミニウム材を凸形にプレス加工、あるいは絞り加工している。この加工の際に、アルミニウム材は約２０％引き伸ばされる。ところで、アルミニウム材はその引き伸ばされる度合いによって、高温状態での粗大結晶粒の発生のしやすさが相違する。
【００８７】
アルミニウム材を引き伸ばすと、その材料中に内部歪みが蓄積する。この内部歪みが蓄積する密度は、引き伸ばされる度合いが大きいほど高くなる。
【００８８】
歪み量が十分小さいときは、アルミニウムの内部における粗大結晶粒の発生にそれほど影響はない。しかし歪み量が高くなると、良く知られているように粗大結晶粒の発生が促進される。粗大結晶粒の発生は、引き伸ばされる度合いが２０〜３０％で最大となり、それ以上になると低下する。
【００８９】
したがって、Ｘ線イメージ管の入力窓にアルミニウム材を使用する場合、アルミニウム材を凸形の面に加工すると、その際、約２０％の引き伸ばしを受け、粗大結晶粒の発生がちょうど促進される状態になる。
【００９０】
そこで、本実施例では、予め２０％程度引き伸ばしてあるアルミニウム材を用い、このアルミニウム材を凸形の面に加工している。したがってアルミニウム材は加工前の引き伸ばし分と加工による引き伸ばし分とで約４０％の引き伸ばしとなり、粗大結晶粒化が抑えられる。
【００９１】
ところで、図４に示すように、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｒをいくつか組み合わせた複数種類の組成のアルミニウム基合金の鋳塊に対し、４８０℃で５時間の均質化処理を施し、さらに３００〜４８０℃の温度域で熱間圧延を行い、厚さ２ｍｍの板にした。次に、板の厚さが０．７５ｍｍとなるまで冷間圧延を施し、さらに３５０℃で４時間の中間熱処理を施し、次いで、最終冷間圧延を施して厚さが０．６ｍｍの板にした。その後、板の延性（張り出し性）を向上させるために、１５０℃で４時間の熱処理を行い、最終の板にした。
【００９２】
最終の板について、透過型電子顕微鏡による観察を行い、０．０１〜０．０５μｍのサイズの遷移元素系金属間化合物の分散状態を画像解析した。また、最終の板について、２５０℃での引っ張り強度を調べた。さらに、拡散接合後の結晶粒径についても調べた。また、この板材を入力窓に使用してＸ線イメージ管を構成し、そのとき、Ｘ線イメージ管から得られる可視光像の画質についても評価した。なお、これらの観察結果を図４に示している。
【００９３】
また、画質の評価には、図５に示す装置を用いた。Ｘ線管３１から出たＸ線を、Ｘ線イメージ管３２で可視光像に変換する。そして、可視光像を、タンデム光学系３３を通してＴＶカメラ３４で撮像する。また、ＴＶカメラ３４から出力される画像信号をデジタル画像処理装置３５で処理し、ＴＶモニター３６で再生した。なお、デジタル画像処理には様々な種類があるが、ここでは次の２つの処理を行った。
【００９４】
（１）平均化
複数の画像を連続して取り込み、画素ごとに平均化する。静止画像のＴＶ信号を平均化すると、信号に乗っているランダムノイズが打ち消し合い、ノイズの減少した画像になる。
【００９５】
（２）画像強調
画像の階調部分を引き伸してＴＶモニタ上に表示し、微小な階調の変化を視認する。
【００９６】
上記の画像処理を行うことにより、ノイズに埋もれない微小な階調の変化が検知できる。
【００９７】
上記した装置を用いて画質評価を行うと、従来のＸ線イメージ管の場合、Ｘ線エネルギーが５０ＫｅＶと高いときは、画像処理を行っても「むら」は観察されなかった。しかし、Ｘ線エネルギーが２０ＫｅＶと低くなると、画像処理によってＸ線の透過率の差が強調され「むら」が観察された。ＴＶモニタ上に現れた「むら」を図６に示す。また、ＴＶモニタの中央部を通る走査線上の輝度をグラフにすると、図７のように凹凸が見られる。図７は、縦軸が輝度、そして横軸が走査線上の位置を示している。なお、複数種類の組成のアルミニウム基合金に対する観察結果が、図４に示されているが、本発明に係る試料、Ｎｏ．１〜４は、拡散接合後の結晶粒径が３０μｍ以下で、可視光像も良好である。また、２５０℃での材料強度も１２０ＭＰａ以上で、薄肉化が可能である。
【００９８】
一方、本発明と比較する試料、例えばＮｏ．５は、Ｚｒを添加しない例で、拡散接合後の結晶粒径が粗大化し、また、良質な画像が得られない。また、試料Ｎｏ．６は、Ｚｒの添加量が少ない例で、Ｎｏ．５と同様の問題がある。試料Ｎｏ．７は、Ｍｇの添加量が少ない例で、２５０℃での材料強度が小さく、Ｘ線イメージ管の入力窓に使用すると、真空脱気の際に変形した。また、試料Ｎｏ．８は、Ｚｒの添加量が多すぎる例で、１００μｍを越えるサイズのＡｌ_３Ｚｒ化合物が形成され、Ｘ線イメージ管の入力窓に使用すると可視光像に濃淡むらが発生した。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、低いエネルギーのＸ線でも斑（むら）のない良好な画像を得ることのできるＸ線イメージ管が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する図で、Ｘ線診断装置を示す図である。
【図２】本発明のＸ線イメージ管の入力窓を示す図である。
【図３】Ｚｒの含有率と、Ａｌ粗大結晶粒のでき易さおよび金属間化合物の粗大粒のでき易さとの関係を示す図である。
【図４】複数種類の組成のアルミニウム基合金に対する観察結果を示す図である。
【図５】画質の評価に用いた装置を示す図である。
【図６】
ＴＶモニタ上に現れた「むら」を示す図である。
【図７】ＴＶモニタの中央部を通る走査線上の輝度を示す図である。
【図８】アルミニウムおよびチタニウムのＸ線の透過率を示す図である。
【図９】（ａ）はＡｌ結晶粒の粗大化を示す図で、（ｂ）は、図（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線管
２…Ｘ線
３…被写体
４…入力窓
５…入力基板
６…入力蛍光体層
７…光電面
８…電極
９…出力蛍光体層

Claims

アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、および、この基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭｇ、および０．０１〜０．５重量％のＺｒを含むことを特徴とするＸ線イメージ管。
アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、および、この基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、４〜５重量％のＭｇ、および０．０５〜０．２重量％のＺｒを含むことを特徴とするＸ線イメージ管。
前記アルミニウム基合金は、０．１〜１重量％のＭｎ、および、０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少なくとも１種を、さらに含む請求項１記載のＸ線イメージ管。
前記アルミニウム基合金は、平均直径０．０１〜０．０５μｍの金属間化合物を５個／μｍ³ 以上含む請求項１記載のＸ線イメージ管。
アルミニウム基合金からなる入力窓を有する外囲器と、この外囲器内に入力窓に対向して配置され、基板、および、この基板上に形成された入力蛍光体層、この入力蛍光体層上に形成された光電面からなる入力蛍光面とを具備し、前記アルミニウム基合金は、３〜６重量％のＭｇ、および、０．０１〜０．５重量％のＺｒ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、０．０５〜０．２重量％のＳｉ、０．１〜１重量％のＭｎを含むことを特徴とするＸ線イメージ管。
３〜６重量％のＭｇ、および０．０５〜０．５重量％のＺｒを含み、あるいは、更に０．１〜１重量％のＭｎ、および０．０１〜０．５重量％のＣｒ、０．０１〜０．５重量％のＳｃ、０．０１〜０．０５重量％のＴｉからなる群から選ばれた金属元素の少なくとも１種を含み、残部はＡｌと不純物とからなり、不純物のＦｅとＳｉが、Ｆｅ≦０．４重量％、Ｓｉ≦０．２重量％であるアルミニウム合金鋳塊を、４００〜５３０℃で１〜２０時間の均質化処理を施し、常法で熱間圧延を行い、その後冷間圧延を行いまたは行わずに、再結晶をさせるための熱処理をし、加工度１０％以上の最終冷間圧延を行うことを特徴とするＸ線透過量が実質的に均一であるＸ線イメージ管用アルミニウム合金材の製造方法。