JPH01209626A - Ｘ線管用の回転アノードの製造方法と、この方法により得られる回転アノード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Ｘ線管用の回転アノードの製造方法、さらに
詳細には、Ｘ線を得るために電子で叩くことになるター
ゲットを形成する目的でアノード上に堆積させるターゲ
ット材料層の付着性を向上させるのに使用される方法に
関するものである。本発明は、この方法を実行して得ら
れるアノードにも関する。

従来の技術 Ｘ線管、特に医学的診断に用いられるＸ線管においては
、ターゲット材料層、すなわち大きな原子番号であり、
耐熱性であり、しかも熱の良導体でもある材料からなる
層を電子で叩くことによってＸ線が得られる。このよう
な材料の例として、タングステン、モリブデン、あるい
はこれら金属の合金などが挙げられる。

ターゲットは焦点と呼ばれる小さな領域が電子で叩かれ
て、この焦点がＸ線源を形成する。発生する瞬間的なパ
ワー（約１００　ｋ　Ｗ）が大きく、しかもＸ線を発生
させる焦点のサイズが小さいため、長年にわたって、製
造業者は、アノードを回転させて熱流を焦点よりもはる
かに広い面積の焦点リングと呼ばれるリング上に分散さ
せていた。

熱に関しては、回転速度が大きくなるほどゲインが大き
くなる。Ｘ線管の可動部分と固定部分の間に機械的接触
がまったくない磁気浮上手段を用いると、アノードの回
転速度を非常に大きくできることに注意されたい。

しかし、高速回転に対する１つの限界は、アノードを形
成している材料が破壊されるとか、電子の衝撃を受ける
ターゲット形成材料層が特に剥がれるといった危険性が
存在していることにある。

実際、多くの場合は接合層を介して表面上に１層（また
はそれ以上）のＸ線放射材料層すなわちターゲット材料
層が堆積された全体が円板形状の基体または基板を有す
るタイプの回転アノードを用いるのが一般的である。一
般に、基体は、導電性と放熱特性が優れたグラファイト
からなる。しかし、グラファイトは機械的にある程度脆
いため、先に説明したように高速回転が妨げられる。

本発明の発明者は、標準的な材料であるグラファイトの
代わりに炭素−炭素タイプの複合材料を用いるのが望ま
しいことを見出した。この複合材料は、その熱特性のた
めに回転アノードの基体として使用可能であり、その機
械的特性のために標準的な材料であるグラファイトの場
合に可能な回転速度の数倍の回転速度が可能になる。

発明が解決しようとする課題 しかし、炭素−炭素複合材料を使用することには、炭素
−炭素複合材料基板とＸ線放射ターゲットを形成するタ
ーゲット材料層の間、または基板とターゲット材料層が
上に載ることになる中間接合層の間の付着性が悪いとい
う問題がある。

炭素−炭素複合材料は炭ｓｌ！維を二次元または三次元
に織ることによって形成された繊維ベース織布からなり
、メツシュが炭素マトリックスで満たされている。

炭素−炭素複合材料の膨張係数は極めて小さく（はぼゼ
ロン、従って大部分のターゲット材料、特にタングステ
ンの膨張係数とは大きく異なっており、さらに、中間接
合層を形成する材料である例えばレニウムの膨張係数と
も非常に異なっている。その結果、炭素−炭素複合材料
の外側層とターゲット材料層または中間接合層の間のイ
ンターフェイスにおいて剪断効果が特に発生する。

本発明は、必要に応じて接合層を介して少なくとも１層
のターゲット材料層によって被覆されている炭素−炭素
複合材料製の基体または基板を備えるＸ線管用回転アノ
ードにおいて、上記の問題点を解決することができる製
造方法に関する。

課題を解決するための手段 これは、炭素−炭素複合材料とターゲット材料層の間で
機械的特性を徐々に変化させることにより実現される。

つまり、炭素−炭素複合材料のもともと不均質な性質が
、この複合材料の中に、電子の衝撃によってＸ線を発生
させるのに使用されるターゲット材料または金属を徐々
に固定するのに役立つ。特に、引張強度の大部分を担う
炭素−炭素複合材料製の繊維は、ターゲット材料被覆を
接合するのに使用する要素として望ましい。

また、本発明は、このタイプの方法を実施することによ
って得られるＸ線管用回転アノードにも関する。

本発明によれば、炭素マ）　ＩＪフックス含浸させた炭
素繊維の織布によって形成された炭素−炭素複合材料か
らなる基体を有するタイプのＸ線管用回転アノードを製
造するために、基体を製造するステップと、少なくとも
１層のターゲット材料層上記基体上に堆積させるステッ
プを含み、ターゲット材料層は、電子で叩かれることに
なるターゲットを形成している方法であって、基体の製
造のために、ターゲットで覆われることになる面の下に
炭素材料が付着していない炭素繊維を設けることを特徴
とする方法が提供される。

本発明は、添付の図面を参照した以下の説明によりさら
によく理解できよう。なお、本発明がこの図面に示した
実施例に限定されることはない。

実施例 図面は、本発明の回転アノード１の一例を示す図である
。一般に、この回転アノード１は全体が円板の形態であ
る。回転アノード１は、動作中にこの回転アノード１の
回転の中心となる対称軸線３を有する基体２または基板
を備えている。

基体２は、炭素−炭素複合材料によって形成されている
。炭素−炭素複合材料は、複数の炭素繊維１０からなる
繊維ベースの織布５を含んでいる。

炭素繊維１０の間には、炭素マトリックス１２で満たさ
れたメツシュが形成されている。本発明のこの実施例で
は、図面がより見やすくなるよう、繊維ベースの織布が
二次元構造で示されており、アノード１の２つの面１４
と１５の間で積層０１〜Ｃｈを形成している。

本実施例では、アノード１は全体が円錐台形である。す
なわち、第１の面１４が平坦な中央部分１６を有し、こ
の中央部分には従来と同様に穴４が対称軸線３に沿って
設けられている。この穴４は、アノードを支持体（図示
せず）に固定するのに用いられる。中央部分１６は傾斜
部分１７によって取り囲まれている。この傾斜部分１７
が一般に電子の衝撃にさらされてその上に焦点（図示せ
ず）が形成される。このため、ターゲットを形成するの
はこの傾斜部分１７の全体またはその限定された部分の
上に対してであり、その上には従来と同様にして少なく
とも１つの焦点リング（図示せず）が形成される。

本実施例では、ターゲットが、例えばタングステンから
なるターゲット材料層２０による傾斜部分１７の上に形
成されている。ターゲット材料層２０は、例えば、従来
と同様に、厚さＥｌが約５００ミクロンである。

本発明の方法の一特徴によれば、ターゲット材料層２０
は、ターゲットまたはターゲット材料層２０と接触する
か、またはこの層によって覆われることになる面Ｓ１、
Ｓ２．、、Ｓ、の下に接合手段を形成した基体２を製造
するステップの終了後に初めて傾斜部分１７の上、すな
わち基体または基板２の上に堆積される。この接合手段
は、炭素マ）　ＩＪフックスない部分を設けることによ
って得られる。

繊維１０の部分または端部２５には炭素マ）　ＩＪフッ
クス付着しておらず、従って自由端となっており、ター
ゲット材料層２０および／または中間材料層に対する接
合または固定要素を形成することができる。

図示の実施例では、ターゲット材料層２０は、基体の上
に直接に堆積されるのではなく、接合層と呼ばれる中間
層２７の上に堆積される。この中間層２７はタングステ
ンとの接合性が優れている例えばレニウムからなる。こ
の中間接合層２７は、ターゲット材料層２０を堆積させ
る前に基体２の上に堆積させる。

一般に、中間接合層２７は、特にレニウムからなる場合
には厚さ（図示せず）が約５ミクロンであるため、繊維
１０の自由端２５の平均長（図示せず）が例えば１０〜
１００ミクロンであると仮定すると、繊維の自由端２５
は中間層２７を通過し、ターゲット材料層２０内に埋め
込まれる。この条件のもとでは、中間層２７はターゲッ
ト材料層２０の接合にはもはや重要な役割を演じること
はなく、その存在は、タングステンの炭素化を防止する
ために必要とされるだけである。

ターゲット材料層２０は、標準的な方法、例えば化学的
気相蒸着法（ＣＶＤ）、電着法、またはプラズマによる
スパッタリングなどの方法で堆積させることが可能であ
ることに注意されたい。

炭素−炭素複合材料は、繊維ベースの織布５に炭素マト
リックスを連続的に含浸させることによ　　　−り得ら
れる。各含浸操作の後には一般に熱処理を行う。

本発明の別の態様によると、最後の含浸操作、すなわち
面Ｓ１〜Ｓｏの下に位置する層に関する含浸操作は、炭
素マトリックスを用いるのではなく中間層を形成する材
料、すなわちレニウムまたは熱分解グラファイトを用い
て実行する。この構造は、タングステンとの接合に好ま
しい。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の方法に従って製造された回転アノード
の概略断面図である。 （主な参照番号） １・・アノード、　　　　２・・基体、３・・対称軸線
、　　　　４・・穴、 ５・・繊維ベースの織布、 １０・・炭素繊維、 １２・・炭素マトリックス、 １６・・中央部分、　　　　１７・・傾斜部分、２０・
・ターゲット材料層、 ２５・・端部、　　　　　　２７・・中間層特許出願人
　　ジェネラル　エレクトリックセージニーエール　ニ
ス、アー。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素マトリックスを含浸させた炭素繊維の織布に
   よって形成された炭素−炭素複合材料からなる基体を有
   するタイプのＸ線管用回転アノードを製造する方法であ
   って、電子で叩かれることになるターゲットを形成する
   ターゲット材料層を基体上に形成するステップを含む方
   法において、基体の製造のために、ターゲットで覆われ
   ることになる面の下に炭素材料が付着していない炭素繊
   維を用意し、この面上に厚さが上記炭素繊維の端部の長
   さよりも小さな中間層を堆積させる中間ステップを実行
   し、次に、ターゲット材料層をこの中間層の上に堆積さ
   せることを特徴とする方法。
2. （２）炭素−炭素複合材料からなる上記基体が、上記繊
   維の織布に炭素マトリックスを連続的に含浸させること
   により得られ、最後の含浸操作においては、炭素マトリ
   ックスの代わりに上記中間層を形成する材料を用いるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）上記中間層がレニウムからなることを特徴とする
   請求項１に記載の方法。
4. （４）上記中間層が、熱分解グラファイトによって形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. （５）炭素−炭素複合材料からなる基体と、この基体上
   に堆積された中間層と、この基体上に堆積された少なく
   とも１層のターゲット材料層とを備え、炭素−炭素複合
   材料が、炭素マトリックスの付着していない炭素繊維部
   分を有するＸ線管用回転アノードであって、炭素繊維の
   上記部分が上記中間層内に埋め込まれており、この中間
   層の厚さは、上記炭素繊維の端部がこの中間層を貫通し
   て上記ターゲット材料層との結合に使用できるようにさ
   れていることを特徴とする回転アノード。
6. （６）上記中間層がレニウムからなることを特徴とする
   請求項５に記載の回転アノード。
7. （７）上記中間層が熱分解グラファイトからなることを
   特徴とする請求項５に記載の回転アノード。