JP3746191B2 - 希土類陽極が設けられたｘ線管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を発生させる表面層が設けられた陽極組立体を含むＸ線管に係る。
【０００２】
【従来の技術】
このような種類のＸ線管は、欧州特許出願第３０５５４７Ａｌ号から公知である。上記の特許出願に記載されるＸ線管には、タングステン又はタングステンレニウム合金からなる表面層が設けられたグラファイトからなる陽極体を含む陽極組立体が設けられる。この表面層は、医療適用、特にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）適用に適した波長のＸ線を発生する。
【０００３】
例えば、蛍光Ｘ線解析のような解析用途においては、地質学的に重要な元素の解析を可能にするスペクトル的に純粋なＸ線を発生させるＸ線源が利用可能であることがしばしば好適である。これらの元素はしばしば周期表の５列目にあり、例えば、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ及びＩである。次にこれらの元素のＫラインを励起させることが好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の解析Ｘ線管は、上記の元素を励起するために使用されうる、望ましいエネルギー範囲の特徴ラインを発生させない。例えば、（最もよく使用される陽極材料である）Ｒｈを使用した場合、特徴ラインは全てＲｈのＫラインの高エネルギー側に位置する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した元素に解析するために用いられるＸ線管を提供することを目的とする。このために、本発明のＸ線管は、表面層が少なくとも１つの希土類金属を含むことを特徴とする。このようなＸ線管は、例えば８０ｋＶの大きさのオーダの加速電圧で動作し、表面層の材料のＫラインを発生させる。このＫラインは、例えばＬａＢ_６のようなＬａを含む２次Ｘ線ターゲットを照射することが可能で、ＬａのＫラインはこの処理の際の蛍光によって発生する。ＬａのＫラインは、解析される５列目の上記元素のＫラインを励起することができる。スペクトル的により高い純度を望む場合は、解析装置の幾何学的形状を、２次ターゲットに入射する放射線と、蛍光によってそこから発生した放射線の間の角度が略９０度となるように選択する。既に小さい、２次ターゲットに入射し及びターゲットによって散乱される放射線の一部は、蛍光によって変換される代わりに偏光され、従ってこの偏光された放射線は、入射及び出射の方向から見た場合に可視でなくなる。従って、ＬａのＫ放射線のスペクトル純度は更に高められる。表面層の材料のＬラインの影響下で、ＬａのＬラインも形成される。このＬａのＬラインは、例えばクロム（Ｃｒ）又は低い原子番号を有する元素のような軽めの元素を励起するために用いられる。
【０００６】
本発明の１つの実施例では、希土類金属は、６２乃至７１の原子番号を有する元素の群のうちの１つである。これらの元素は、ランタンを含む２次ターゲットに特に好適であるＫラインの波長を有する。
【０００７】
本発明の更なる実施例における希土類金属は、ガドリニウム又はジスプロシウムである。この実施例における利点は、これらの材料のＬラインは、ＬｉＦ結晶（即ち、２２０反射）上でブラッグ反射した際に、入射した放射線と反射した放射線の間の角度が略９０度となるような波長を有することである。ＬｉＦ結晶は、Ｘ線解析に一般的に使用されるモノクロメータ結晶である。解析される試料に到達するＬラインの放射線は、上記説明されたブラック反射処理によって偏光し、試料上で散乱されたＧｄＬ放射線の寄与があったとしても、直角に見たときは可視ではない。
【０００８】
本発明の実施例における陽極組立体は陽極体として構成され、表面層は、表面層と陽極体の間に設けられた中間層によって陽極体に接合され、チタン（Ｔｉ）及び／又はモリブデン（Ｍｏ）を含む。
【０００９】
この実施例では以下の利点を提供する。一般的に、Ｘ線管の陽極組立体は、高い熱伝導性を有する陽極体、例えば銅又は銀から構成される。陽極体には、望ましい放射線に好適な材料、従って本発明の場合は希土類金属からなる表面層が接続される。表面層内に発生した熱は、冷却液体、例えば水によって陽極体を介して散逸される。Ｘ線管の陽極は高い温度強度を有し、従ってＸ線管の有効寿命を通して表面層が陽極体にしっかりと接続され、更に高温状態においても、及び表面全体への負荷が変更されても接続される。しかし、希土類金属は、貴金属（Ａｇ、Ａｕ）若しくは銅（Ｃｕ）、又は鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）若しくはニッケル（Ｎｉ）のような遷移金属には直ぐに接合できない場合がある。このような困難な接合は「超高速拡散」と呼ばれる既知の現象によって引き起こされる。希土類金属は、低温において既に陽極体の上記された材料と金属間化合物を形成する。この化合物は低温においては液体である。例えば、Gｄ−Nｉは６４５℃で既に融解する。更に上記のような接合は、脆く堅いがしばしば熱による緊張にあまり良く耐えることができず、上記の層に裂け目が入りやすく、解析目的のための陽極は使えなくなってしまう。上記の現象に関する更なる詳細は、１９７８年のNorth Holland Publishing Companyによる「Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths」の中の「Diffusion in Rare Earth Metals」なる記事に説明される。希土類金属は、Ｔｉ及び／又はＭｏからなる中間層が設けられた場合、陽極体の基礎となる材料と化合しないことが分かっている。中間層が、希土類金属と化合しても、それはほとんど又は全く拡散しない。更に、中間層は、例えば拡散接合によって陽極体に安定して接合されうる。
【００１０】
本発明の有利な実施例における陽極体は、銅（Ｃｕ）及び／又は銀（Ａｇ）を含む。例えば脆くなく「超高速拡散」しないという上記された中間層の好適な特性は、陽極体が上記された材料の化合物である場合に特に良好に現れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を幾つかの図面を参照し以下に詳細に説明する。
【００１２】
図１及び２は、筐体１と、筐体１内に電子放射要素３を有する陰極２が真空状態に置かれた反射Ｘ線管を示す。Ｘ線管は更に、陽極体４、表面層７及び中間層８から構成される陽極組立体を含む。動作の間、例えば８０ｋＶの高電圧が、陽極と陰極の間に印加される。放射要素３から放射される電子は、高電圧によって加速され、陽極に入射し、従ってＸ線が表面層７に発生される。Ｘ線解析装置によって検査される試料は、出口窓６を通過して放射されるＸ線によって照射される。陽極体４は銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）のような好適に熱を伝導する材料から構成されることが好適である。電子が入射した際に発生した熱は、公知の方法で陽極体から、図示しない冷却媒体（例えば、水）に伝達される。表面層７は、希土類金属、好適にはガドリニウム（Ｇｄ）又はジスプロシウム（Ｄｙ）によって構成される。表面層７と陽極体４の間には、チタン又はモリブデンから構成される中間層８が設けられる。Ｔｉ及び／又はＭｏからなる中間層を配置することにより、希土類金属は陽極体４の基礎となっている銅又は銀と化合されない。中間層の材料は、希土類金属と化合されてもよいが、全く又はほとんど拡散を起こさない。
【００１３】
中間層の材料は、拡散接合によって安定した方法で、陽極体に接合され得る。拡散接合処理の際に、銀又は銅からなる陽極体４、中間層８としてのチタンシート、及び表面層７としてのガドリニウム又はジスプロシウムのシートから構成されるスタックが形成される。このスタックは、アルゴンからなる保護ガス環境で約３．５×１０^５Ｎｍ^２の圧力で圧縮され、一方約７５０℃で加熱される。この結果、上記金属間の接合は、解析Ｘ線管において陽極組立体を使用するのに十分に安定している。モリブデンが中間層を構成する材料として用いられる場合、モリブデンは、陽極体と接続する側に金からなる層が設けられる。このように形成された中間層は次に陽極体に接続され、更にチタンからなる中間層の場合と同様に表面層に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線管を示す図である。
【図２】本発明の陽極組立体をより詳細に示す図である。
【符号の説明】
１ 筐体
２ 陰極
３ 電子放射要素
４ 陽極体
６ 出口窓
７ 表面層
８ 中間層

Claims (4)

1. Ｘ線を発生させる表面層が設けられた陽極組立体を有するＸ線管であって、
   前記表面層は、少なくとも１つの希土類金属を含み、
   前記希土類金属は、６２乃至７１の原子番号を有する元素の群のうちの１つであることを特徴とするＸ線管。
2. 前記希土類金属は、ガドリニウム又はジスプロシウムである請求項１記載のＸ線管。
3. 前記陽極組立体は、前記表面層が中間層によって接合された陽極体として構成され、
   前記中間層は、前記表面層と前記陽極体の間に設けられ、
   前記中間層は、チタン及び／又はモリブデンを含む請求項１又は２記載のＸ線管。
4. 前記陽極体は、銅及び／又は銀を含む請求項３記載のＸ線管。

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