JP5582754B2 - Ｘ線管用ターゲットとその製造方法、およびそれを用いたｘ線管とｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明はＸ線管用ターゲットとその製造方法、およびそれを用いたＸ線管とＸ線検査装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置や非破壊検査装置等のＸ線検査装置には、高出力化することが可能な回転陽極（ターゲット）型Ｘ線管が使用されている。回転陽極型Ｘ線管が用いたＸ線検査装置においては、Ｘ線画像の高精細化による解像力の向上、画像取得時間や検査時間の短縮等を実現するために、Ｘ線検出部に用いられるシンチレータの小型化とＸ線管のより一層の高出力化とが求められている。Ｘ線出力の高出力化を実現する上で、Ｘ線管に印加する電気的エネルギーの増加（印加電流の高電圧化や高電流化）や、それに伴うＸ線管ターゲットの劣化抑制ためにターゲットの高速回転化が進められている。

Ｘ線管用ターゲットは一般的にＷ、Ｍｏ等の高融点金属やその合金で形成されている。このような高質量材料のみで形成したターゲットを高速で回転させた場合、回転ターゲットの保持機構や回転機構に対する負担が増大するため、ターゲット全体として軽量化を図ることが求められる。ターゲット自体については、放出されるＸ線の持続性や連続性を確保する上で、熱容量の増大を図ることが求められる。このような要求を実現する上で、電子線が照射される部分をＷ、Ｍｏ等の高融点金属やその合金で作製し、電子線が照射されない部分に軽量で耐熱性に優れる炭素を適用した複合ターゲットが提案されている。

特許文献１，２には高融点金属で形成した円盤状の金属基材（Ｘ線放出部を含む）と円筒状の炭素材とを金属ろう材で接合した複合ターゲットが記載されている。ＷやＭｏ等を使用した金属基材と炭素材とは熱膨張率が異なるため、これが様々な問題を引き起こす要因となっている。金属基材と炭素材とを金属ろう材で接合する場合、接合層を液相化するために高温での熱処理が適用される。高温での接合処理（熱処理）後に室温まで冷却する際に、金属基材と炭素材との熱膨張差に基づく応力で、金属基材と炭素材との接合層に剥離が生じたり、また炭素材の一部または全部が破壊するという問題がある。

複合ターゲットの製造時に接合面剥離や炭素材の破壊が生じないとしても、Ｘ線管として使用する際に間欠的に加えられる熱エネルギーによって、ターゲットには高温から室温までの温度サイクルが付加される。この温度サイクル毎に金属基材と炭素材には熱膨張差による応力が繰り返し加わることから、疲労等により接合面剥離や炭素材の破壊に至る場合がある。複合ターゲットの接合面の剥離や炭素材に破壊が生じると、ターゲットとそれを使用したＸ線管は使用不可になる。それだけでなく、ターゲットの回転中に剥離や破壊が起こると、Ｘ線管そのものの機械的破壊につながる場合もある。

Ｘ線管用ターゲットには、ＭｏやＭｏ合金からなる金属基材の電子線照射面にＭｏやＭｏ合金より高融点のＷやＷ合金からなるＸ線放射部を設けたものが使用されている。このようなターゲットでは金属基材とＸ線放射部との熱膨張率が一致しない場合が多い。金属基材とＸ線放射部との熱膨張差はバイメタル効果によって金属基材を変形させる。例えば、直径が１００ｍｍのＭｏ製円盤からなる金属基材上にＲｅ−Ｗ合金層からなるＸ線放射部を設けた場合、室温から接合温度やターゲットの使用温度への温度変化によって、Ｍｏ製円盤の内周側を基準として外周側では回転軸と垂直方向に百から数百μｍも変形する。このような変形も複合ターゲットの接合面剥離や炭素材の破壊の要因となる。

上述したように、金属基材と炭素材との熱膨張差による温度サイクル時の変形量の差は過大な応力を発生させ、これによりターゲットを破壊したり、またＸ線管の温度サイクルに対する信頼性を低下させる要因となっている。熱膨張差に起因する応力は大形のターゲットほど大きくなるため、大形のターゲットを製造することが困難となる。ＭｏやＭｏ合金からなる金属基材にＷやＷ合金からなるＸ線放射部を設けたターゲットでは、バイメタル効果による変形を抑制するために、Ｘ線放射部の厚さに対して金属基材の厚さを著しく厚くする必要があり、ターゲットの重さが過大になるという問題がある。

特許第３４３１６５２号公報 特開２００４−３５５９２２号公報

本発明の目的は、金属基材と炭素材との熱膨張差に基づく接合面剥離や炭素材の破壊を再現性よく抑制することを可能にしたＸ線管用ターゲットとその製造方法、およびそれを用いたＸ線管とＸ線検査装置を提供することにある。

本発明の態様に係るＸ線管用ターゲットは、ＭｏまたはＭｏ合金からなる円盤状の金属基材と、前記金属基材の電子線照射面に設けられたＸ線放射部と、前記金属基材の前記電子線照射面とは反対側の面に接合層を介して接合された円筒状の炭素材とを具備し、前記炭素材は同心円状の複数の円筒部に分割され、前記炭素材の中心軸を含む断面において、前記金属基材の前記Ｘ線放射部が設けられた領域と対向する領域に、前記複数の円筒部が隣接する部分が位置し、前記複数の円筒部は最内に位置する円筒部より最外に位置する円筒部の半径方向の肉厚が小さいことを特徴としている。

本発明の態様に係るＸ線管用ターゲットの製造方法は、ＭｏまたはＭｏ合金からなり、かつ電子線照射面にＸ線放射部が設けられた円盤状の金属基材を用意する工程と、最内に位置する円筒部より最外に位置する円筒部の半径方向の肉厚が小さい同心円状の複数の円筒部を有する炭素材を用意する工程と、前記金属基材の前記電子線照射面とは反対側の面上に、前記金属基材の前記Ｘ線放射部が設けられた領域と対向する領域に前記複数の円筒部が隣接する部分が位置するように、金属ろう材を介して前記複数の円筒部を有する炭素材を配置する工程と、前記金属基材を下にした状態で加熱し、前記金属ろう材を溶融させて前記金属基材と前記複数の円筒部を有する炭素材とを接合する工程とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係るＸ線管は、本発明の態様に係るＸ線管用ターゲットと、前記ターゲットを回転させる回転駆動機構と、前記ターゲットの前記Ｘ線放射部に電子線を照射する電子線放出源と、前記ターゲットと前記電子線放出源とを収容する真空容器とを具備することを特徴としている。本発明の態様に係るＸ線検査装置は、本発明の態様に係るＸ線管を備え、被検査体に前記Ｘ線管から放射されるＸ線を照射するＸ線照射部と、前記被検査体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出部とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係るＸ線管用ターゲットとその製造方法においては、円筒状の炭素材を同心円状の複数の円筒部に分割しているため、金属基材と炭素材との熱膨張差に基づく金属基材の変形に炭素材を追従させることができる。これによって、金属基材と炭素材との接合面での剥離や炭素材の破壊を再現性よく抑制することが可能となる。このようなＸ線管用ターゲットを用いることによって、高性能化と高信頼性化とを両立させたＸ線管およびＸ線検査装置の提供することができる。

本発明の実施形態によるＸ線管用ターゲットを示す断面図である。 図１に示すターゲットの炭素材を示す平面図である。 本発明の他の実施形態によるＸ線管用ターゲットを示す断面図である。 図３に示すターゲットの炭素材を示す平面図である。 図１に示すターゲットの炭素材の他の構成を示す断面図である。 図１に示すターゲットの他の構成を示す断面図である。 図１に示すＸ線管用ターゲットの第１の変形例を示す断面図である。 図１に示すＸ線管用ターゲットの第２の変形例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の実施形態によるＸ線管用ターゲットの構成を示す図である。図１に示すＸ線管用ターゲット１は、円盤状の金属基材２と、金属基材２の電子線照射面（上面）２ａに設けられたＸ線放射部３と、金属基材２の電子線照射面２ａとは反対側の面（下面）２ｂに接合層（図示せず）を介して接合された円筒状の炭素材４とを具備している。

金属基材２はＭｏやＭｏ合金からなり、円盤形状を有している。金属基材２を構成するＭｏ合金としては、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１種の金属元素を０．０１〜２０質量％の範囲で含有するＭｏ合金を用いることができる。Ｍｏ合金中の金属元素は炭化物や酸化物の形態で存在していてもよい。金属基材２の電子線照射面２ａには、電子線（電子ビーム）の衝突エネルギーに基づいてＸ線を放射するＸ線放射部３が設けられている。

Ｘ線放射部３は電子衝撃による損傷を緩和することが可能な材料で構成されている。Ｘ線放射部３の構成材料には、一般的にＷやＷ合金が用いられる。Ｘ線放射部３を構成するＷ合金としては、例えばＲｅを３〜１０質量％の範囲で含有するＷ合金（Ｒｅ−Ｗ合金）が挙げられるが、これ以外のＷ合金でＸ線放射部３を構成することも可能である。図１に示すＸ線管用ターゲット１において、金属基材２は電子線照射面（上面）２ａの一部を外周面側に傾斜させて削除し、電子線照射面２ａに傾斜面５を設けた形状を有している。Ｘ線放射部３は電子線照射面２ａの傾斜面５に設けられている。

金属基材２の下面２ｂには、図示を省略した接合層を介して円筒状の炭素材４が接合されている。金属基材２と炭素材４との接合材としては、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＴａおよびＶから選ばれる少なくとも１種の元素を含む金属ろう材を用いることができる。これら金属ろう材を構成する金属は単独で用いてもよいし、あるいは複数の金属を合金化した状態や積層した状態で用いてもよい。金属ろう材として複数の金属を用いる場合には、金属基材２や炭素材４の構成材料等に応じて、合金の種類や複数の金属箔の積層状態等を適宜に選択して適用することが好ましい。

炭素材４は同心状の複数の円筒部に分割されている。図１および図２に示す炭素材４は２個の円筒部に分割されており、内側に位置する第１の円筒部６Ａと外側に位置する第２の円筒部６Ｂとを有している。これらの円筒部６Ａ、６Ｂは別体であり、それぞれ接合層を介して金属基材２に接合されている。このため、金属基材２と炭素材４との接合工程（熱処理工程）やＸ線管として用いた際の温度サイクルで金属基材２が変形しても、この変形に複数の円筒部６Ａ、６Ｂが個々に追従する。従って、金属基材２の変形による金属基材２と炭素材４との接合面剥離や炭素材４の破壊を抑制することができる。

前述したように、金属基材と炭素材とを金属ろう材で接合する場合、金属ろう材を液相化するために高温での熱処理が必要とされる。高温での接合工程（熱処理工程）においては、金属基材と炭素材との熱膨張差に基づいて応力が発生する。炭素材はほとんど塑性変形しないため、熱応力で金属基材が反るように変形する。従来の単一構造の炭素材では、金属基材の変形に炭素材を追従させることができないため、金属基材と炭素材との接合面に剥離が生じたり、また炭素材の一部または全部に破壊が生じやすい。接合面剥離や炭素材の破壊は接合工程のみならず、Ｘ線管として使用する際に間欠的に加えられる熱エネルギーに基づく温度サイクルによっても生じるおそれがある。

上述したような点に対して、この実施形態では炭素材４を同心状の複数の円筒部６Ａ、６Ｂに分割し、これら複数の円筒部６Ａ、６Ｂをそれぞれ金属基材２に接合している。このように、複数の円筒部６Ａ、６Ｂはそれぞれ独立しているため、金属基材２と炭素材４との接合工程やＸ線管として用いた際の温度サイクルに基づく金属基材２の変形、すなわち内周側に比べて外周側の板厚が大きく変動（減少方向の変動等）するような変形に対して、複数の円筒部６Ａ、６Ｂが個々に追従する。従って、金属基材２の変形による金属基材２と炭素材４との接合面剥離や炭素材４の破壊を抑制することができる。

円筒状の炭素材４の分割数は２個に限られるものではなく、図３および図４に示すように３個に分割されていてもよく、さらにはそれ以上に分割されていてもよい。図３および図４に示す炭素材４は３個の円筒部（同心円状の円筒部）に分割されており、最内に位置する第１の円筒部６Ａと最外に位置する第２の円筒部６Ｂと中間に位置する第３の円筒部６Ｃとを有している。これらの円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃは別体であり、それぞれ接合層を介して金属基材２に接合されている。４個もしくはそれ以上の同心円状の円筒部で炭素材４を構成する場合にも、同様な構成を適用することができる。

金属基材２の変形に円筒部６を個々に追従させるにあたって、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…が隣接する部分（分割された領域）には隙間Ｇを生じさせておくことが好ましい。この分割領域の隙間Ｇは、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…が一体物として挙動しない程度の隙間であればよい。具体的には、円筒部６を個々にスライド（円筒部６の軸方向へのスライド）させることが可能な程度の隙間が分割領域に設けられていればよい。分割領域の隙間Ｇは、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…間が完全に離間した隙間に限られるものではなく、円筒部６を個々にスライドさせることが可能であれば、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…間が一部接触しているような隙間（円筒部６間に部分的に存在する隙間）であってもよい。

金属基材２の変形に対する円筒部６の追従性を高めるためには、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…が隣接する部分（分割領域）に５０μｍ以上の隙間Ｇを設けることが好ましい。ただし、隙間Ｇが大きくなりすぎると金属基材２から炭素材４への放熱性が低下したり、また大きな隙間Ｇに基づいて金属基材２から炭素材４への温度勾配が不均一になる。これはＸ線管用ターゲット１の特性（Ｘ線放射特性）を低下させる要因となる。このため、分割領域の隙間Ｇは金属基材２の最大厚さＴの２０％以下であることが好ましい。分割領域の隙間Ｇが金属基材２の最大厚さＴの２０％を超えると、放熱性の低下や温度勾配の不均一性が顕著になって特性が低下する。分割領域の隙間Ｇは、具体的には０．２ｍｍ以下とすることが好ましく、さらには０．１ｍｍ以下とすることがより好ましい。

複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…間に隙間Ｇを設けた場合、これらを金属基材２の下面２ｂに接合する際に複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の中心軸がずれるおそれがある。複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の同心性が損なわれると、ターゲット１の高速回転性（回転速度等）に問題が生じたり、またターゲット１の回転軸に対する負荷が増大するおそれがある。このような点に対しては、例えば図５や図６に示すような位置決め機構を適用することが好ましい。図５に示す炭素材４は、内周側の円筒部６Ａの外周面に設けられた突起７と、外周側の円筒部６Ｂの内周面に設けられた溝８とで構成された位置決め機構９を備えている。

図５に示す位置決め機構９において、突起７と溝８とは嵌め合うことが可能な対応した形状を有している。円筒部６Ａ、６Ｂ間に隙間Ｇを設ける場合には、溝８の深さに隙間Ｇの間隔を加味した大きさを有する突起７を適用する。さらに、突起７と溝８とを有する位置決め機構９は３箇所に設けられており、これら位置決め機構９は円筒部６Ａ、６Ｂの円周方向に対して均等（位置決め機構９間の角度がそれぞれ１２０°）に配置されている。このような位置決め機構９を適用することによって、円筒部６Ａ、６Ｂ間の隙間Ｇを維持しつつ、各円筒部６Ａ、６Ｂの中心軸のずれを抑制することができる。

突起７および溝８の形成位置は反対でもよい。内周側の円筒部６Ａの外周面に溝を設け、外周側の円筒部６Ｂの内周面に突起を設けてもよい。突起７や溝８はそれらを嵌め合わせて位置決めに適用するだけでなく、予め金属基材２の下面２ｂに設けた位置決めマークとの位置合せ用に使用することも可能である。この場合には突起７および溝８の一方が使用される。３個（もしくはそれ以上）の円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを使用する場合にも、同様な位置決め部や位置決め機構を適用することができる。

このように、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…はその内周面および外周面の少なくとも一方に設けられ、突起７および溝８から選ばれる少なくとも１つの位置決め部を複数個、特に３個以上有することが好ましい。位置決め機構９や位置決め部（７、８）を３箇所以上に設置する場合には、それらの設置間隔（角度）は均等±１０°とすることが好ましい。このような設置間隔（角度）で位置決め機構９や位置決め部（７、８）を設けることによって、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の中心ずれを効果的に抑制することができる。

図６に示す金属基材２の下面２ｂには、複数の円筒部６Ａ、６Ｂの各外形に応じた内径を有する段穴１０が設けられている。段穴１０における内側の段部１０ａの内径は内周側の円筒部６Ａの外形に対応しており、外側の段部１０ｂの内径は外周側の円筒部６Ｂの外形に対応している。このような段穴１０を使用することによって、複数の円筒部６Ａ、６Ｂを各段部１０ａ、１０ｂをそれぞれ外径基準で位置合わせすることができる。従って、円筒部６Ａ、６Ｂ間の隙間Ｇを維持しつつ、各円筒部６Ａ、６Ｂの中心軸のずれを抑制することができる。３個（もしくはそれ以上）の円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを使用する場合にも、同様な位置決め機構を適用することができる。

金属基材２と炭素材４との熱膨張差に基づく金属基材２の変形は、その外径が大きいほど顕著となる。このため、Ｘ線管用ターゲット１は直径が８０ｍｍ以上の金属基材２を適用する場合に好適に使用される。金属基材２の直径の上限は必ずしも限定されるものではないが、実用的には３００ｍｍ以下とすることが好ましい。また、金属基材２と炭素材４との熱膨張差に基づく金属基材２の変形量は、内周側に比べて外周側の方が大きくなる。このため、炭素材４を構成する複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…は外周側に位置する円筒部６Ｂの肉厚を内周側に位置する円筒部６Ａの肉厚より小さくすることが好ましい。

このように、外周側に位置する円筒部６Ｂの肉厚を小さくすることによって、外周側における金属基材２の大きな変形量（変形曲線）に対する炭素材４の追従性を高めることができる。図１および図２に示す２個の円筒部６Ａ、６Ｂで構成した炭素材４では、各円筒部６Ａ、６Ｂの半径方向の肉厚をＷ1、Ｗ2としたとき、第１の円筒部６Ａの肉厚Ｗ1より第２の円筒部６Ｂの肉厚Ｗ2を小さくする（Ｗ1＞Ｗ2）ことが好ましい。

図３および図４に示す３個の円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃで構成した炭素材４では、各円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの半径方向の肉厚をＷ1、Ｗ2、Ｗ3としたとき、少なくとも最内に位置する第１の円筒部６Ａの肉厚Ｗ1より最外に位置する第２の円筒部６Ｂの肉厚Ｗ2を小さくする（Ｗ1＞Ｗ2）ことが好ましく、さらには第１の円筒部６Ａの肉厚Ｗ1、第３の円筒部６Ｃの肉厚Ｗ3、第２の円筒部６Ｂの肉厚Ｗ2を順に小さくする（Ｗ1＞Ｗ3＞Ｗ2）ことがより好ましい。４個もしくはそれ以上の円筒部で炭素材４を構成する場合にも、３個の円筒部６Ａ、６Ｂ、６Ｃと同様な構成を適用することが好ましい。

温度サイクルに起因する金属基材２の変形量は、Ｘ線放射部３を設けた領域が他の領域に比べて大きくなる。すなわち、ＭｏやＭｏ合金等からなる金属基材２にＷやＷ合金等からなるＸ線放射部３を設けた場合、金属基材２とＸ線放射部３との熱膨張差に基づくバイメタル効果で金属基材２に変形が生じる。このようなバイメタル効果に基づく金属基材２の変形は炭素材４の剥離や破壊等の要因となる。

そこで、２個の円筒部６Ａ、６Ｂが隣接する部分（分割領域）は、炭素材４の中心軸を含むターゲット１の断面において、金属基材２のＸ線放射部３が設けられた領域Ｘと対向する領域（金属基材２の下面２ｂにおける領域Ｘと対向する領域）に位置させることが好ましい。３個以上の円筒部６Ａ、６Ｂ…を有する場合には、少なくとも１つの分割領域（２個の円筒部が隣接する部分）が領域Ｘと対向する領域に位置することが好ましい。このような構成を適用することによって、バイメタル効果による金属基材２の変形に対して炭素材４（複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…）を良好に追従させることができる。

金属基材２とＸ線放射部３とのバイメタル効果に関しては、Ｘ線放射部３の厚さに対する金属基材２の厚さの比率を大きくすることで、バイメタル効果による変形量を抑制することができる。このため、Ｘ線放射部３の最大厚さをｔ1、金属基材２のＸ線放射部３が設けられた領域Ｘの最大厚さｔaと最小厚さｔbとの平均厚さ（（ｔa＋ｔb）／２）をｔ2としたとき、Ｘ線放射部３の最大厚さｔ1に対する金属基材２の平均厚さｔ2の比（ｔ2／ｔ1）を２以上とすることが好ましい。これによって、バイメタル効果に基づく金属基材２の変形量が抑制される。ただし、ｔ2／ｔ1比を大きくしすぎるとターゲット１の重さが過大になるため、ｔ2／ｔ1比は２０以下とすることが好ましい。

なお、炭素材４の外形は図１や図３に示した形状に限られるものでない。例えば、図７に示すように外周面（最外に位置する円筒部６Ｂの外周面）を内側に向けて傾斜させた形状や、図８に示すように外周面（最外に位置する円筒部６Ｂの外周面）を外側に向けて傾斜させた形状を有する炭素材４を使用することも可能である。金属基材２の形状についても、円盤状の回転体としての機能を損なわない範囲で各種の変形が可能である。

この実施形態のＸ線管用ターゲットは、例えば以下のようにして作製される。すなわち、まず電子線照射面（上面）２ａにＸ線放射部３が設けられた円盤状の金属基材２と、同心円状の複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…を有する炭素材４とを用意する。金属基材２の下面２ｂ上に、金属ろう材を介して複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…を有する炭素材４を配置する。そして、金属基材２を下にした状態で加熱し、金属ろう材を溶融させて金属基材２と複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…を有する炭素材４とを接合する。加熱温度（接合温度）としては金属ろう材に応じた温度が適用される。

金属基材２と炭素材４とを接合する際に、金属基材２を下にした状態で熱処理することによって、多量の金属ろう材が複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の隙間Ｇに入り込むことを抑制することができる。多量の金属ろう材が隙間Ｇに入り込むと、複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の独立性が損なわれるおそれがある。不要なろう材を収容する溝を金属基材２に予め設けておくことも有効である。ろう材を収容する溝は複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の分割領域に対応させて形成しておくことが好ましい。ただし、金属ろう材の一部を僅かに複数の円筒部６Ａ、６Ｂ…の隙間Ｇに入り込ませることによって、複数に分割した炭素材４の金属基材２に対する接合強度を高めることができる。

上述した実施形態のＸ線管用ターゲットは、回転陽極（ターゲット）型Ｘ線管に適用されるものである。この実施形態のＸ線管はＸ線管用ターゲット１を具備するものであり、さらにターゲット１を回転させる回転駆動機構と、ターゲット１のＸ線放射部３に電子線を照射する電子線放出源と、ターゲット１と電子線放出源とを収容する真空容器とを具備している。ターゲット１以外については、各種公知の構成を適用することができる。

このようなＸ線管はＸ線ＣＴ装置や非破壊検査装置（荷物検査装置等）のようなＸ線検査装置に好適に適用される。Ｘ線検査装置は、この実施形態のＸ線管を備え、被検査体にＸ線管から放射されるＸ線を照射するＸ線照射部と、検査体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを具備するものである。Ｘ線照射部のＸ線管以外の部分やＸ線検出部には、各種公知の構成を適用することができる。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

（実施例１）
まず、１０質量％Ｒｅ−Ｗ合金からなるＸ線放射部を有する円盤状のＭｏ基材を用意した。Ｘ線放射部の厚さｔ1は１ｍｍであり、Ｍｏ基材の直径は１００ｍｍ、最大厚さＴは２０ｍｍである。Ｍｏ基材のＸ線放射部を設けた領域Ｘの幅は２０ｍｍ、領域Ｘの最大厚さｔaは１５ｍｍ、最小厚さｔbは５ｍｍ、平均厚さｔ2は１０ｍｍである。

また、炭素材として同心円状の２個のグラファイト製円筒部を用意した。内周側の円筒部は外径が６９．８ｍｍ、内径が１９．８ｍｍ、肉厚Ｗ1が２５ｍｍの形状を有し、外周側の円筒部は外径が９０ｍｍ、内径が７０ｍｍ、肉厚Ｗ2が１０ｍｍの形状を有する。これら２個の円筒部を隙間が０．１ｍｍとなるように同心状に重ね合わせた状態で、Ｍｏ基材の下面上に金属ろう材を介して配置した。金属ろう材としては、Ｍｏ基材側から４０質量％Ｔｉ−Ｔａ合金箔とＴａ箔とＺｒ箔とを順に積層した３層積層ろう材を使用した。

上記したＭｏ基材と炭素材（２個のグラファイト製円筒部）との積層体を、炭素材上から荷重を加えた状態で窒素雰囲気中にて１６００℃×０．５時間の条件で熱処理することによって、目的とするＸ線管用ターゲットを作製した。２個の円筒部の分割領域はＸ線放射部が設けられた領域と対向している。このようなＸ線管用ターゲットを１００個作製して歩留りを調べた。ターゲットの歩留りは熱処理工程後の接合面剥離や炭素材破壊等による不良品を除いた良品率を示すものである。ターゲットの構成を表１に、またターゲットの歩留りとターゲットを使用したＸ線管の信頼性を表３に示す。

（実施例２〜５）
表１に示す形状（半径方向の肉厚）と隙間とを有する２個のグラファイト製円筒部を用いる以外は、実施例１と同様にしてＸ線管用ターゲットを作製した。これら各Ｘ線管用ターゲットについて、実施例１と同様にしてターゲットの歩留りとＸ線管の信頼性を評価した。それらの結果を表３に示す。なお、実施例３の隙間を示す「実質的に零」とは、円筒部同士が密着しているようなものではなく、スライドが可能な範囲で円筒部同士が一部接触しているような状態を示すものである。

（実施例６）
炭素材として同心円状の３個のグラファイト製円筒部を用意した。３個のグラファイト製円筒部のうち、最内の円筒部は外径が５９．６ｍｍ、内径が１９．６ｍｍ、肉厚Ｗ1が２０ｍｍの形状を有し、中間の円筒部は外径が７９．８ｍｍ、内径が５９．８ｍｍ、肉厚Ｗ3が１０ｍｍの形状を有し、最外の円筒部は外径が９０ｍｍ、内径が８０ｍｍ、肉厚Ｗ2が５ｍｍの形状を有する。このような３個の円筒部を隙間が０．１ｍｍとなるように同心状に重ね合わせ、この状態で実施例１と同様にしてＭｏ基材と接合してＸ線管用ターゲットを作製した。このＸ線管用ターゲットについて、実施例１と同様にしてターゲットの歩留りとＸ線管の信頼性を評価した。それらの結果を表３に示す。

（実施例７）
表２に示す形状（半径方向の肉厚）と隙間とを有する３個のグラファイト製円筒部を用いる以外は、実施例１と同様にしてＸ線管用ターゲットを作製した。これら各Ｘ線管用ターゲットについて、実施例１と同様にしてターゲットの歩留りとＸ線管の信頼性を評価した。それらの結果を表３に示す。

（比較例１）
外径が９０ｍｍ、内径が２０ｍｍ、肉厚が３５ｍｍの形状を有する１個のグラファイト製円筒部を炭素基材として用いる以外は、実施例１と同様にしてＸ線管用ターゲットを作製した。これら各Ｘ線管用ターゲットについて、実施例１と同様にしてターゲットの歩留りとＸ線管の信頼性を評価した。それらの結果を表３に示す。

表３におけるＸ線管の信頼性試験は、各ターゲットを用いてＸ線管を作製し、これらをＸ線ＣＴ装置に搭載して１０万回のＸ線曝射試験を行った。１０万回のＸ線曝射後においても使用可能であるものを良好とし、使用不可であったものを不良とした。表３から明らかなように、各実施例のＸ線管用ターゲットは歩留りに優れ、さらにＸ線管の信頼性の向上にも寄与することが分かる。各実施例のＸ線管用ターゲットは熱処理時のＭｏ基材の反りと反り戻しに複数の円筒部が追従するため、接合不良、接合面剥離、炭素基材破壊等の発生率が低く、良好な歩留りを得ることができた。一方、比較例では熱処理工程で接合不良、接合面剥離、炭素基材破壊等が生じやすく、低い歩留りしか得られなかった。

（実施例９〜１５）
表４に形状を示すＭｏ基材（Ｘ線放射部を備える）と表５に形状を示す炭基材とを用いる以外は、実施例１と同様にしてＸ線管用ターゲットを作製した。なお、最外円筒部の外径はそれぞれＭｏ基材の直径より約１０ｍｍ小さいサイズとした。これら各Ｘ線管用ターゲットについて、実施例１と同様にしてターゲットの歩留りとＸ線管の信頼性を評価した。それらの結果を表６に示す。表６から明らかなように、直径が８０ｍｍ以上の各種形状のＸ線管用ターゲットで良好な結果を得ることが可能であった。

１…Ｘ線管用ターゲット、２…金属基材、３…Ｘ線放射部、４…炭素材、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…円筒部、７…突起、８…溝、９…位置決め機構、１０…段穴、Ｇ…隙間。

Claims (11)

1. ＭｏまたはＭｏ合金からなる円盤状の金属基材と、
   前記金属基材の電子線照射面に設けられたＸ線放射部と、
   前記金属基材の前記電子線照射面とは反対側の面に接合層を介して接合された円筒状の炭素材とを具備し、
   前記炭素材は同心円状の複数の円筒部に分割され、
   前記炭素材の中心軸を含む断面において、前記金属基材の前記Ｘ線放射部が設けられた領域と対向する領域に、前記複数の円筒部が隣接する部分が位置し、
   前記複数の円筒部は最内に位置する円筒部より最外に位置する円筒部の半径方向の肉厚が小さいことを特徴とするＸ線管用ターゲット。
2. 請求項１記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記複数の円筒部が隣接する部分に前記金属基材の最大厚さの２０％以下の隙間が存在することを特徴とするＸ線管用ターゲット。
3. 請求項１記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記複数の円筒部が隣接する部分に５０μｍ以上０．２ｍｍ以下の隙間が存在することを特徴とするＸ線管用ターゲット。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記複数の円筒部は、３個以上の前記円筒部を有し、前記最内に位置する円筒部から前記最外に位置する円筒部に向けて前記円筒部の半径方向の肉厚が順に小さくなっていることを特徴とするＸ線管用ターゲット。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記Ｘ線放射部の最大厚さをｔ１、前記金属基材の前記Ｘ線放射部が設けられた領域の最大厚さｔａと最小厚さｔｂとの平均厚さ（（ｔａ＋ｔｂ）／２）をｔ２としたとき、前記Ｘ線放射部の最大厚さｔ１に対する前記金属基材の平均厚さｔ２の比（ｔ２／ｔ１）が２以上であることを特徴とするＸ線管用ターゲット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記金属基材の直径が８０ｍｍ以上であることを特徴とするＸ線管用ターゲット。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記Ｘ線放射部はＷまたはＷ合金からなることを特徴とするＸ線管用ターゲット。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットにおいて、
   前記複数の円筒部は、その内周面および外周面の少なくとも一方に設けられ、突起および溝から選ばれる少なくとも１つの位置決め部を複数有することを特徴とするＸ線管用ターゲット。
9. ＭｏまたはＭｏ合金からなり、かつ電子線照射面にＸ線放射部が設けられた円盤状の金属基材を用意する工程と、
   最内に位置する円筒部より最外に位置する円筒部の半径方向の肉厚が小さい同心円状の複数の円筒部を有する炭素材を用意する工程と、
   前記金属基材の前記電子線照射面とは反対側の面上に、前記金属基材の前記Ｘ線放射部が設けられた領域と対向する領域に前記複数の円筒部が隣接する部分が位置するように、金属ろう材を介して前記複数の円筒部を有する炭素材を配置する工程と、
   前記金属基材を下にした状態で加熱し、前記金属ろう材を溶融させて前記金属基材と前記複数の円筒部を有する炭素材とを接合する工程と
   を具備することを特徴とするＸ線管用ターゲットの製造方法。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載のＸ線管用ターゲットと、
    前記ターゲットを回転させる回転駆動機構と、
    前記ターゲットの前記Ｘ線放射部に電子線を照射する電子線放出源と、
    前記ターゲットと前記電子線放出源とを収容する真空容器と
    を具備することを特徴とするＸ線管。
11. 請求項１０記載のＸ線管を備え、被検査体に前記Ｘ線管から放射されるＸ線を照射するＸ線照射部と、
    前記被検査体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出部と
    を具備することを特徴とするＸ線検査装置。

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