JP5342741B2

JP5342741B2 - Ｘ線ターゲットを漸変構成にする方法

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Publication number: JP5342741B2
Application number: JP2006240239A
Authority: JP
Inventors: マイケル・スコット・ハバート; グレゴリー・アン・シュタインレイジ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: AT502587B1; JP2007087943A; AT502587A2; US7382864B2; AT502587A3; US20070071174A1

Description

本発明は一般的に云えば電磁エネルギ・ターゲットに関し、より具体的にはＸ線ターゲットに関するものである。

Ｘ線イメージング・システムはＸ線ターゲットを有している。従来のＸ線ターゲットでは、黒鉛（グラファイト）が耐熱材料にろう付けされている。熱の蓄積は黒鉛によって与えられる。

コンピュータ断層撮影システムにおける大きなＸ線ターゲットでは、黒鉛材料の強度が機械的な制限因子になっている。コンピュータ断層撮影システムでは、ガントリが患者の周りを毎秒ほぼ３回転し、Ｘ線ターゲットを持つ陽極が毎秒１００〜２００回転する。この回転によりＸ線ターゲットに大きな遠心力が生じ、遠心力はＸ線ターゲットの大きさが増大するにつれて指数関数的に増大する。

Ｘ線イメージング・システムにおけるＸ線ターゲットはまた、黒鉛材料の熱伝導度も機械的な制限因子になっている。Ｘ線ターゲットは、或る特定の最小レートでＸ線エネルギを放出できるようにするためには指定の最小限度で熱を伝導できなければならない。放出されるＸ線エネルギのレート(rate)は、Ｘ線イメージング・システムによって作ることのできるＸ線像のレートを制限し、また従来のＸ線イメージング・システムの有用性を制限する。

Ｘ線イメージング・システムにおける一層大きいＸ線ターゲットについての需要を満足させるため、黒鉛の強度を改善する必要がある。しかしながら、強度の高い黒鉛は典型的には熱伝導度が低いので、より高い強度を持つ黒鉛材料を生成すると、Ｘ線ターゲットにおける該材料の熱伝導度特性が悪影響を受ける。

上述の理由のため、及び本明細書を読んで理解したときに当業者に明らかになる以下に述べる他の理由のため、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させたＸ線ターゲットが当該技術分野で要望されている。
米国特許第６７０７８８３号

本書では、上述の欠点、不利益及び問題に対処するものであり、このことは以下の説明を読み且つ検討することによって理解されよう。

一面において、Ｘ線エネルギ・ターゲットが複合材料を含むようにするシステム、方法及び装置を提供する。

別の面では、複合材料は熱的特性が空間的に変化する。また別の面では、複合材料は強度特性が空間的に変化する。

また更に別の面では、空間的変化は連続し又は漸変しており、その場合、熱的特性及び強度特性のいずれか又は両方が徐々に変化し又は何らかの明確な分割点を生じることなく非常に僅かずつ段階的に変化する。

更に別の面では、空間的変化は複数の明確に区分された部分を有する。

Ｘ線ターゲット全体にわたる強度特性及び熱伝導特性の変化により、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させたＸ線ターゲットが提供される。

本書では様々な範囲の装置、システム及び方法を記述する。この項において述べた様々な面及び長所に加えて、更なる面及び両所は図面を参照して以下の詳しい説明を読むことによって明らかになろう。

以下の詳しい説明では、その一部を形成する添付の図面を参照する。図面には、例として、実施することのできる特定の実施形態を図示する。これらの実施形態について当業者が実施形態を実施できるほどに充分詳しく説明するが、他の実施形態を利用できること、並びに実施形態の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的及びその他の変更をなし得ることを理解されたい。従って、以下の詳しい説明は本発明を制限するものとして解すべきではない。

以下の説明は４つのセクションに分けて行う。第１のセクションでは、システム全体の概要を説明する。第２のセクションでは、実施形態の装置を説明する。第３のセクションでは、実施形態の方法を説明する。最後に第４のセクションでは、本説明の結論を示す。

［システムに関する概要］
図１は、複合Ｘ線ターゲットの概要を示す断面ブロック図である。システム１００はしばしばＸ線ターゲットと呼ぶ。システム１００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

システム１００はＸ線ターゲット・キャップ１０２を含み、Ｘ線ターゲット・キャップ１０２はその外径の近くに焦点トラック１０４を持つ。Ｘ線ターゲット・キャップ１０２は、耐火金属のような通常の材料で製作される。耐火金属の例は、モリブデン、モリブデン合金、タングステン及びタングステン合金である。

システム１００はまた、Ｘ線ターゲット１０６を含む。Ｘ線ターゲットは複合黒鉛材料を含む。複合黒鉛ターゲット１０６は、相対的に高い伝導特性を持つ領域１０８と相対的に高い強度特性を持つ領域１１０を含む。

複合黒鉛ターゲット１０６は不均一である。複合黒鉛材料はＸ線ターゲット１０６全体にわたって強度及び熱伝導特性が変化する。実施形態によっては、相対的に高い伝導特性を持つ領域１０８は１２８Ｗ／ｍＫの熱伝導度及び４９ＭＰａの強度、或いは１２０Ｗ／Ｍｋの熱伝導度及び５５ＭＰａの強度を持つ。実施形態によっては、相対的に高い強度特性を持つ領域１１０は４９ＭＰａの強度及び７０Ｗ／Ｍｋの熱伝導度を持つ。

様々な実施形態では、複合Ｘ線ターゲット１０６は化合物、錯体、融合物、融解物、混和物、組合せ体、重合物、複数部品、混合物及び／又は合成物である。複合Ｘ線ターゲット１０６全体にわたる強度及び熱伝導特性の変化により、熱伝導度を減少させずに機械的強度を増大させたＸ線ターゲット１０６が提供される。

複合黒鉛ターゲット１０６は、Ｘ線生成中に発生される熱の伝導及び蓄積についての熱的要件を満足させながら、より高い機械的荷重能力を持つ。同様に、複合黒鉛ターゲット１０６はより高い機械的能力を持ち、また回転陽極について速度を一層速くし且つ安全余裕を一層大きくする可能性がある。

システム１００は縦方向のＺ軸を中心にして、Ｘ軸１１６及びＹ軸１１８によって形成される平面（図示せず）を通るように回転する。

システム１００は相対的に高い伝導特性の領域１０８を焦点トラック１０４の近くに示し、またシステム１００は相対的に高い強度特性の領域１１０を内径部１１２の近くに示しているが、システム１００はこのような特定の空間的関係に制限されない。具体的に述べると、図３及び図５の装置は、相対的に高い伝導特性を持つ領域１０８と焦点トラック１０４と相対的に高い強度特性を持つ領域１１０と内径部１１２との間の他の空間的関係を示している。

システム１００は、どの様な特定のＸ線ターゲット・キャップ１０２、焦点トラック１０４、複合黒鉛ターゲット１０６、相対的に高い伝導度の領域１０８、相対的に高い強度の領域１１０及び内径部１１２にも限定されないが、説明を簡単にするために、簡単化したＸ線ターゲット・キャップ１０２、焦点トラック１０４、複合黒鉛ターゲット１０６、相対的に高い伝導度の領域１０８、相対的に高い強度の領域１１０及び内径部１１２を説明する。内径部は、焦点トラック１０４よりも回転軸、すなわち、縦方向のＺ軸に近い。

システム１００は一般的なＸ線用途に有用であると共に、血管用Ｘ線システム、マンモグラフィ用Ｘ線システム、成形外科用Ｘ線システム、Ｘ線システム及び荷物検査用Ｘ線システムを含む全てのＸ線用途に有用である。

［装置の実施形態］
前のセクションで、一実施形態の動作についてのシステム全体の概要を説明した。このセクションでは、このような実施形態の特定の装置について一連の図を参照して説明する。

図２は、半径方向に配置された複数の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲット２００の断面ブロック図である。装置２００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

複合黒鉛ターゲット１０６は異なる黒鉛材料で構成された複数の領域を有する。図２に示された実施形態では、領域２０２は、領域２０４の黒鉛材料とは異なる黒鉛材料で構成される。

実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６は、焦点トラック１０４の近くに、相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域２０２を有する。実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６はまた、内径部１１２の近くに、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性を持つ領域２０４を有する。

領域２０２の相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性は、領域２０４の相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性に対して相対的なものである。より詳しく述べると、第２の領域２０４は、第１の領域２０２の熱伝導特性よりも熱の伝導が小さい熱伝導特性を持ち、また第２の領域２０４は第１の領域２０２の強度特性よりも大きい強度特性を持つ。

更に、領域２０２及び領域２０４は、半径方向すなわちＹ軸に沿って互いに対して配置される。相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域２０２は、相対的に低い熱伝導特性及び相対的に高い強度特性を持つ領域２０４よりも縦方向のＺ軸（回転軸）から離れて配置される。

複合Ｘ線ターゲット１０６全体にわたる強度及び熱伝導特性の変化により、熱伝導度を減少させずに機械的強度を増大させたＸ線ターゲット１０６が提供される。複合黒鉛ターゲット１０６は、Ｘ線生成中に発生される熱の伝導及び蓄積についての熱的要件を満足させながら、より高い機械的荷重能力を持つ。同様に、複合黒鉛ターゲット１０６はより高い機械的能力を持ち、また回転陽極について速度を一層速くし且つ安全余裕を一層大きくする可能性がある。

装置２００の実施形態によっては、領域２０２及び領域２０４はＸ線ターゲット・キャップ１０２にろう付けされる。実施形態によっては、領域２０２及び領域２０４は互いに対してろう付けされる。図２において、図示の複数の黒鉛部分は２つの黒鉛部分である。図示していない実施形態によっては、複数の黒鉛部分は３つ以上、例えば、３つの部分である。黒鉛部分が３つである実施形態によっては、中央の部分は８５ＭＰａの強度及び１００Ｗ／Ｍｋの熱伝導度を持つ。

図３は、軸方向に配置された複数の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲット３００の断面ブロック図である。装置３００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

複合黒鉛ターゲット１０６は、異なる黒鉛材料で構成された複数の領域を持つ。図３に示された実施形態では、領域３０２が領域３０４の黒鉛材料とは異なる黒鉛材料で構成されている。

実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６は、Ｘ線ターゲット・キャップ１０２の近くに、相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域３０２を有する。実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６はまた、Ｘ線ターゲット・キャップ１０２から離れた位置に、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性を持つ領域３０４を有する。

領域３０２の相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性は、領域３０４の相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性に対して相対的なものである。より詳しく述べると、第２の領域３０４は第１の領域３０２の熱伝導特性よりも熱の伝導が小さい熱伝導特性を持ち、また第２の領域３０４は第１の領域３０２の強度特性よりも大きい強度特性を持つ。

更に、領域３０２及び領域３０４は、縦軸であるＺ軸に沿って互いに対して配置される。相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域３０２は、相対的に低い熱伝導特性及び相対的に高い強度特性を持つ領域３０４よりもＸ線ターゲット・キャップ１０２に近づけて配置される。

複合Ｘ線ターゲット１０６内での強度及び熱伝導特性の変化により、熱伝導度を減少させずに機械的強度を増大させたＸ線ターゲット１０６が提供される。複合黒鉛ターゲット１０６は、Ｘ線生成中に発生される熱の伝導及び蓄積についての熱的要件を満足させながら、より高い機械的荷重能力を持つ。同様に、複合黒鉛ターゲット１０６はより高い機械的能力を持ち、また回転陽極について速度を一層速くし且つ安全余裕を一層大きくする可能性がある。

装置３００の実施形態によっては、領域３０２はＸ線ターゲット・キャップ１０２にろう付けされる。実施形態によっては、領域３０２は領域３０４にろう付けされる。領域３０２及び領域３０４は互いに対して逆にすることができる。より詳しく述べると、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性を持つ領域３０４をＸ線ターゲット・キャップ１０２の近くに配置し、相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域３０２をＸ線ターゲット・キャップ１０２から離れた位置に配置する。

図４は、半径方向に漸変構成の(graded)黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲット４００の断面ブロック図である。装置４００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

複合黒鉛ターゲット１０６は、変化する熱的特性及び変化する強度特性を持つように機能的に漸変構成にする。図４に示された実施形態では、複合黒鉛材料は、焦点トラック１０４の方に接近して位置する半径方向端部４０２において相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つように漸変構成にする。

実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６は、相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域４０２を焦点トラック１０４の近くに有する。実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６はまた、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性を持つ領域４０４を内径部１１２の近くに有する。複合黒鉛ターゲット１０６の熱的特性及び強度特性についての変化は連続し又は漸変しており、その場合、熱的特性及び強度特性のいずれか又は両方が徐々に変化し又は何らかの明確な分割点を生じることなく非常に僅かずつ段階的に変化する。

領域４０２の相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性は、領域４０４の相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性に対して相対的なものである。より詳しく述べると、第２の領域４０４は第１の領域４０２の熱伝導特性よりも熱の伝導が小さい熱伝導特性を持ち、また第２の領域４０４は第１の領域４０２の強度特性よりも大きい強度特性を持つ。

更に、領域４０２及び領域４０４は、半径方向すなわちＹ軸に沿って互いに対して配置される。相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域４０２は、相対的に低い熱伝導特性及び相対的に高い強度特性を持つ領域４０４よりも縦方向のＺ軸（回転軸）から離れて配置される。

図５は、軸方向に漸変構成の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲット５００の断面ブロック図である。装置５００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

複合黒鉛ターゲット１０６は、変化する熱的特性及び変化する強度特性を持つように機能的に漸変構成にする。図５に示された実施形態では、複合黒鉛材料は、焦点トラック１０４の方に接近して位置する端部５０２において相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つように漸変構成にする。

実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６は、相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域５０４をＸ線ターゲット・キャップ１０２の近くに有する。実施形態によっては、複合黒鉛ターゲット１０６はまた、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性を持つ領域５０２をＸ線ターゲット・キャップ１０２から離れた位置に有する。複合黒鉛ターゲット１０６の熱的特性及び強度特性についての変化は連続し又は漸変しており、その場合、熱的特性及び強度特性のいずれか又は両方が徐々に変化し又は何らかの明確な分割点を生じることなく非常に僅かずつ段階的に変化する。

領域５０４の相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性は、領域５０２の相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性に対して相対的なものである。より詳しく述べると、第２の領域５０２は第１の領域５０４の熱伝導特性よりも熱の伝導が小さい熱伝導特性を持ち、また第２の領域５０２は第１の領域５０４の強度特性よりも大きい強度特性を持つ。

更に、領域５０２及び領域５０４は、縦軸すなわちＺ軸に沿って互いに対して配置される。相対的に高い熱伝導特性及び相対的に低い強度特性を持つ領域５０４は、相対的に低い熱伝導特性及び相対的に高い強度特性を持つ領域５０２よりもＸ線ターゲット・キャップ１０２に近接して配置される。

実施形態によっては、漸変構成を縦方向Ｚ軸に沿って逆向きにする。より詳しく述べると、相対的に高い強度特性及び相対的に低い伝導特性の領域５０２をＸ線ターゲット・キャップ１０２の近くに配置し、且つ相対的に高い伝導特性及び相対的に低い強度特性の領域５０４をＸ線ターゲット・キャップ１０２から離れた位置に配置する。

図６は、複合Ｘ線ターゲットを持つ一実施形態による代表的なＸ線管６００を、部分的に除去し、部分的に断面で、また部分的に破断して示す斜視図である。

Ｘ線管６００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

Ｘ線管６００は、ガラス又は金属の外囲器６０４の内部に配置された陰極６０２を含む。周知のように、ガラス又は金属の外囲器の内部は、約１０^−５〜約１０^−９トルの真空である。電子が陰極フィラメント６０６で発生されて、Ｘ線ターゲット・キャップ１０２に取り付けられたターゲット１０４へ向けられる。ターゲットは通常のようにベルビル・ナット６１０によって回転シャフト６０８の一端に接続される。前側軸受６１２及び後側軸受６１４がシャフト６１６に動作可能に配置されて、通常のように所定位置に保持される。軸受６１２及び６１４は通常、固体皮膜潤滑型であり、従って、動作温度範囲が制限されている。

予荷重バネ（ｐｒｅｌｏａｄｅｄｓｐｒｉｎｇ）６１６が軸受６１２及び６１４の間でシャフト６１６の周りに配置されて、陽極アセンブリの膨張収縮の際に軸受に対する荷重を維持する。ターゲット支柱６１８が、ターゲット１０６を軸受シャフト６１６及び回転子ハブ６２０に接続するために利用される。回転子ハブ６２０はターゲット１０６と回転子６２２とを相互接続する。回転子６２２は陽極アセンブリの回転を駆動する。前側軸受６１２及び後側軸受６１４は軸受保持器６２４及び６２６によって所定位置に保持される。

フィラメント６０８の領域での温度は約２５００℃程度の高さになる。他の温度には、回転するターゲット１０６の中心付近での約１１００℃が含まれる。ターゲット１０６は約１００００ｒｐｍで回転する。ターゲット１０６の焦点上の温度はほぼ２５００℃になることがあり、回転するターゲット１０６の外縁の温度は約１３００℃に近づく。回転子ハブ６２０の領域における温度は７００℃に近づき、前側軸受の温度は最大４５０℃に近づく。明らかに、ターゲット１０６から回転子６２２及び固定子へ移動するにつれて、温度は減少する。

より大きな直径のターゲットを有するようなＸ線システムの動作中、厳格なプロトコル・ユーザはできるだけ短い時間に高いピーク・パワーでできるだけ多数の走査を行うことによってシステムの使用率を最大にしていた。この連続的なタイプの動作で任意のＸ線システムを利用することに伴う問題の１つは、発生される熱の量であり、この熱は実際に軸受６１２及び６１４を、特に前側軸受６１２を破損することがある。

もしＸ線管ターゲット１０６及び回転子６２２を走査の合間も１００００ｒｐｍで回転させ続けた場合、軸受は時期尚早に摩耗してＸ線管を故障させることになる。従って、走査の合間の特定の時間遅延よりも長い遅延があると思われる場合、Ｘ線システム作動制御システム・ソフトウエアが、回転子を完全にゼロ（０）ｒｐｍまで急速に減速させることによって回転子を制動するようにプログラムされている。しかしながら、走査を開始する準備ができているとき、制御システム・ソフトウエアはターゲット及び回転子をできるだけ素早く１００００ｒｐｍに戻すようにプログラムされている。このような急速な加速及び制動が利用されるのは、とりわけ、ゼロから１００００ｒｐｍまでの加速の際に及び１００００ｒｐｍからゼロｒｐｍまでの制動の際に避けることのできない多数の共振周波数があるからである。一走査又は一連の走査の直ぐ前に且つ一走査又は一連の走査の直ぐ後にこれらの共振周波数をできる限り素早く通過するために、Ｘ線システムは最大電力を印加して、可能な最も短い時間内にターゲット又は陽極アセンブリを１００００ｒｐｍまで上昇させ、或いはゼロｒｐｍまで下降させる。

ここで、Ｘ線管ターゲット及び回転子は完全停止状態から１００００ｒｐｍまで約１２〜１５秒で加速し且つほぼ同じ速度で減速することができることに留意されたい。共振周波数から生じる振動は、制動せずに停止するまで回転させた場合に問題になる。この振動はまた、管の陽極の平衡保持が良くない場合に問題になる。

１００００ｒｐｍまでのこのような急速な加速及び１００００ｒｐｍからゼロまでの即時制動の際に、機械的及び熱的応力が回転子６２２、ターゲット及び軸受接続部に影響を及ぼすことが判明した。これらの応力は、最近のＸ線管の故障の主な原因と信じられている陽極不平衡の一因となることがある。

［方法の実施形態］
前のセクションで、実施形態の製造装置及び動作について説明した。このセクションでは、Ｘ線エネルギ・ターゲットを製造する特定の方法を、一連の流れ図を参照して説明する。以下に述べる２つの方法以外のＸ線エネルギ・ターゲットを製造する他の方法は可能である。

図７は、一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法７００の流れ図である。方法７００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

方法７００は、構成用の黒鉛成分を乾式積層することを含む。方法７００は、Ｘ線ターゲット１０６のようなＸ線ターゲットの外周部を定めるような、高伝導度で低強度の（例えば、粒度の大きい）黒鉛前駆物質の管状又は中実の構造を作成する工程７０２を含む。その後、方法７００は、高伝導度で低強度の（例えば、より大きい粒度の）黒鉛を設置することから始めて、黒鉛前駆物質の複数の層を前記管状構造の内側に設置する工程７０４を含む。

次いで、方法７００は、最高強度で最低熱伝導度の（例えば、粒度が最小の）黒鉛前駆物質の管状又は中実の円筒体の層を作成する工程７０６を含む。その後、方法７００は、Ｘ線ターゲット用に圧縮成形する工程７０８、複合黒鉛を含浸させる工程７１０、Ｘ線ターゲット用に黒鉛化する工程７１２、及びＸ線ターゲット用に浄化して、最終的な黒鉛形を得る工程７１４を含む。

代替例として、方法７００は、以下の順序で上記方法７００の工程を実行することによって、内側から外側へ加工するように実行される。すなわち、最高強度の（例えば、最小の粒度の）黒鉛前駆物質の管状又は中実の円筒体の層を作成し（工程７０６）、該管状の構造の外側に黒鉛前駆物質の複数の層を設置し（工程７０４）、その際、高強度の（例えば、より細かい粒度の）黒鉛前駆物質を設置することから開始し且つ高熱伝導度の（例えば、より大きい粒度の）材料を設置することで終了するようにし、次いで、Ｘ線ターゲット１０６のようなＸ線ターゲットの外周部を定めるような、高伝導度の（例えば、大きい粒度の）黒鉛前駆物質の管状構造を作成し（工程７０２）、その後、圧縮成形し（工程７０８）、黒鉛化し（工程７１０）、浄化して最終的な黒鉛形にする（工程７１２）。

図８は、一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法８００の流れ図である。方法８００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

方法８００は、構成用の黒鉛成分を乾式積層することを含む。方法８００は、Ｘ線ターゲット１０６のようなＸ線ターゲットの外周部を定めるような、低伝導度で高強度の（例えば、粒度の大きい）黒鉛前駆物質の管状又は中実の構造を作成する工程８０２を含む。その後、方法８００は、低伝導度で高強度の（例えば、より大きい粒度の）黒鉛を設置することから始めて、黒鉛前駆物質の複数の層を前記管状構造の外側に設置する工程８０４を含む。

図９は、一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法９００の流れ図である。方法９００は、熱伝導度を減少させることなく機械的強度を増大させると云うＸ線ターゲットについての当該技術分野での要望を解決する。

方法９００は、Ｘ線ターゲット１０６のようなＸ線ターゲットの外周部を定めるような、高強度の（例えば、粒度の大きい）黒鉛前駆物質の管状構造を作成する工程９０２を含む。

その後、方法９００は、黒鉛前駆物質の複数の層を遠心力利用で形成する工程９０４を含む。この積層工程９０４は、管状構造に対して黒鉛前駆物質を遠心力により押し付け保持することによって湿式又は乾式のいずれかで実行する。

積層工程９０４の１実施形態では、積層は流体での遠心鋳造であり、ストークの法則を利用して、内径から外径へ連続的に前駆物質を漸変構成にする。ストークの法則は、既知の力の場を受けたときの既知の密度及び粘度の粘性流体内の滑らかな剛球の終末沈降速度をその球の直径に関係付ける等式として表される。この式は、
Ｖ＝（２ｇｒ^２）（ｄｌ−ｄ２）／９μ
ここで、Ｖ＝降下速度（ｃｍ／秒）
ｇ＝重力加速度（ｃｍ／秒^２）
ｒ＝粒子の「相当」半径（ｃｍ）
ｄ１＝粒子の密度（ｇ／ｃｍ^３）
ｄ２＝媒体の密度（ｇ／ｃｍ^３）
μ＝媒体の粘度（ダイン・秒／ｃｍ^３）。

漸変構成(grading) 方法７００及び９００はまた、実施形態によっては、軸方向に所望の特性を与えるために黒鉛Ｘ線ターゲット１０６の前から後へ実行される。

「結論」
複合Ｘ線ターゲットを記述した。特定の実施形態を例示して説明したが、当業者には、同じ目的を達成すると予想されるいかなる構成も図示の特定の実施形態と置き換えることができることを理解されよう。本出願は任意の改変又は変形をカバーするものである。例えば、Ｘ線に関連して説明したが、当業者には、必要とされる機能を提供する他のＸ線ターゲットについて様々な手段を作ることができることが理解されよう。

特に、当業者には、方法及び装置の名称が実施形態を制限しようとするものでないことが直ぐに理解されよう。更に、別の方法及び装置を構成要素に付け加えることができ、構成要素の間で機能を再配置することができ、また実施形態で用いられる将来の改善策及び物理的デバイスに対応する新しい構成要素を実施形態の範囲から逸脱することなく導入することができる。当業者には、実施形態が将来のＸ線ターゲット、異なる黒鉛材料、及び新しいＸ線陽極に適用可能であることが容易に認められよう。

本出願で使用される用語は、全ての環境及び本書で述べたのと同じ機能を与える代わりの技術を含むことを意味する。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

複合Ｘ線ターゲットの概要を示す断面ブロック図である。半径方向に配置された複数の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲットの断面ブロック図である。軸方向に配置された複数の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲットの断面ブロック図である。半径方向に漸変構成の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲットの断面ブロック図である。軸方向に漸変構成の黒鉛部分を持つ一実施形態によるＸ線ターゲットの断面ブロック図である。複合Ｘ線ターゲットを持つ一実施形態による代表的なＸ線管を、部分的に除去し、部分的に断面で、また部分的に破断して示す斜視図である。一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法の流れ図である。一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法の流れ図である。一実施形態に従って黒鉛を漸変構成にする方法の流れ図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００、５００Ｘ線ターゲット
１０２Ｘ線ターゲット・キャップ
１０４焦点トラック
１０６複合黒鉛ターゲット
１１２内径部
１１４縦方向のＺ軸
１１６Ｘ軸
１１８Ｙ軸
６００Ｘ線管
６０２陰極
６０４外囲器
６０８陰極フィラメント
６１０ベルビル・ナット
６１２前側軸受
６１４後側軸受
６１６回転シャフト
６１８ターゲット支柱
６２０回転子ハブ
６２２回転子
６２４、６２６軸受保持器
７００、８００、９００黒鉛を漸変構成にする方法

Claims

Ｘ線ターゲット・キャップ（１０２）と、前記Ｘ線ターゲット・キャップ（１０２）に動作上結合された複合黒鉛材料（１０６）とを有する複合黒鉛Ｘ線ターゲットを漸変構成にする方法（７００）であって、
Ｘ線ターゲットの外周部を規定する第１の領域（２０２）となる高熱伝導性の黒鉛前駆物質の構造体を作成する工程（７０２）と、
前記構造体の内側に前記第１の領域（２０２）よりも高い強度特性及び低い熱伝導特性を持つ黒鉛前駆物質の第２の領域（２０４）を作成する工程（７０６）と、
Ｘ線ターゲット用に複合黒鉛を圧縮成形する工程（７０８）と、
複合黒鉛を含浸させる工程（７１０）と、
複合黒鉛Ｘ線ターゲットを黒鉛化する工程（７１２）と、
複合黒鉛Ｘ線ターゲットを浄化する工程（７１４）と、
を有し、
前記第１の領域（２０２）が、より大きい粒度の黒鉛を含み、
前記第２の領域（２０４）が、より小さい粒度の黒鉛を含み、
前記第２の領域（２０４）を作成する工程（７０６）が、流体での遠心鋳造を行う工程を含み、
前記第１及び第２の領域（２０２、２０４）が、熱的特性及び強度特性が徐々に変化し、明確な分割点を生じることなく段階的に変化し、
前記第１の領域（２０２）が前記Ｘ線ターゲットにおける熱伝導度特性を改善する、
方法（７００）。